Аппараты для исследования космоса. Пилотируемый космический корабль

Союз ТМА-6

Космический аппарат (КА) - общее название технических устройств, используемых для выполнения разнообразных задач в космическом пространстве, а также проведения исследовательских и иного рода работ на поверхности различных небесных тел. Средствами доставки космических аппаратов на орбиту служат ракеты-носители или самолёты.

Космический аппарат, одной из основных задач которого является транспортировка людей или оборудования в верхней части земной атмосферы - так называемом, ближнем космосе, называют космическим кораблём (КК) или космическим летательным аппаратом (КЛА).

Области использования космических аппаратов обуславливают их разделение по следующим группам:

суборбитальные;
околоземные орбитальные, движущиеся по геоцентрическим орбитам искусственных спутников Земли;
межпланетные (экспедиционные);
напланетные.

Принято различать автоматические спутники (ИСЗ) и пилотируемые космические аппараты. К пилотируемым космическим аппаратам, в частности относят все виды пилотируемых космических кораблей (КК) и орбитальных космических станций (ОС). (Несмотря на то, что современные орбитальные станции совершают свой полёт в области ближнего космоса, и формально могут называться «Космическими летательными аппаратами», в сложившейся традиции, их называют «Космическими аппаратами».)

Название «Космический летательный аппарат» иногда также используется для обозначения активных (то есть маневрирующих) ИСЗ, с целью подчёркивания их отличий от пассивных спутников. В большинстве же случаев значения терминов «Космический летательный аппарат» и «Космический аппарат» синонимичны и взаимозаменяемы.

В активно исследуемых в последнее время проектах создания орбитально-гиперзвуковых летательных аппаратов как частей авиационно-космических систем (АКС) часто используют ещё названия воздушно-космический аппарат (ВКА), обозначая космопланы и космолёты АКС, предназначенные для выполнения управляемого полёта, как в безвоздушном космическом пространстве, так и в плотной атмосфере Земли.

В то время как стран, имеющих ИСЗ - несколько десятков, наиболее сложные технологии автоматических возвращаемых и межпланетных КА освоили всего несколько стран - СССР/Россия, США, Китай, Япония, Индия, Европа/ESA. Пилотируемые КК имеют только первые три из них (кроме того, Япония и Европа имеют КА, посещаемые людьми на орбите, в виде модулей и грузовиков МКС). Также только первые три из них имеют технологии перехвата ИСЗ на орбите (хотя Япония и Европа близки к ней ввиду проведения стыковок).

В 2005 году состоялось 55 запусков космических аппаратов (самих аппаратов было больше, так как за один запуск может выводиться несколько аппаратов). На долю России пришлось 26 запусков. Число коммерческих запусков составило 18.

Космический аппарат

По режиму работы различают следующие типы космических аппаратов:

искусственные спутники Земли - общее название всех аппаратов, находящихся на геоцентрической орбите, то есть вращающихся вокруг Земли
автоматические межпланетные станции (космические зонды) - аппараты, осуществляющие перелёт между Землёй и другими космическими телами ; при этом они могут как выходить на орбиту вокруг изучаемого тела, так и исследовать их с пролётных траекторий, некоторые аппараты после этого направляются за пределы Солнечной системы
космические корабли, автоматические или пилотируемые, - используются для доставки грузов и человека на орбиту Земли; существуют планы полётов на орбиты других планет
орбитальные станции - аппараты, предназначенные для долговременного пребывания и работы людей на орбите Земли
спускаемые аппараты - используются для доставки людей и материалов с орбиты вокруг или межпланетной траектории на поверхность планеты
планетоходы - автоматические лабораторные комплексы или транспортные средства, для перемещения по поверхности планеты и другого небесного тела

По наличию функции возвращения:

Возвращаемые - предусматривают возвращения людей и материалов на Землю, осуществляя мягкую либо жёсткую посадку
Невозвращаемые - при выработке ресурса обычно сходят с орбиты и сгорают в атмосфере

По выполняемым функциям выделяют следующие классы:

метеорологические
навигационные
спутники связи, телевещания, телекоммуникационные спутники
научно-исследовательские
геофизические
геодезические
астрономические
дистанционного зондирования Земли
разведывательные и военные спутники
другие
Многие космические аппараты выполняют сразу несколько функций.

Также по массовым характеристикам:

фемто- - до 100 г
пико- - до 1 кг
нано- - 1-10 кг
микро- - 10-100 кг
мини- - 100-500 кг
малые - 500-1000 кг
большие - более 1000 кг

В общем случае, в полёте космического аппарата выделяются участок выведения, участок орбитального полёта и участок посадки. На участке выведения космический аппарат должен приобрести необходимую космическую скорость в заданном направлении. Орбитальный участок характеризуется инерциальным движением аппарата в соответствии с законами небесной механики. Посадочный участок призван погасить скорость возвращающегося аппарата до допустимой посадочной скорости.

Космический аппарат состоит из нескольких составных частей, прежде всего - это целевая аппаратура, которая обеспечивает выполнение стоящей перед космическим аппаратом задачи. Помимо целевой аппаратуры обычно присутствует целый ряд служебных систем, которые обеспечивают длительное функционирование аппарата в условиях космического пространства, это: системы энергообеспечения, терморегуляции, радиационной защиты, управления движением, ориентации, аварийного спасения, посадки, управления, отделения от носителя, разделения и стыковки, бортового радиокомплекса, жизнеобеспечения. В зависимости от выполняемой космическим аппаратом функции отдельные из перечисленных служебных систем могут отсутствовать, например, спутники связи не имеют систем аварийного спасения, жизнеобеспечения.

Подавляющее большинство систем космического аппарата требуют электропитания, в качестве источника электроэнергии обычно используется связка из солнечных батарей и химических аккумуляторов. Реже используются иные источники, такие как топливные элементы, радиоизотопные батареи, ядерные реакторы, одноразовые гальванические элементы.

Космический аппарат непрерывно получает тепло от внутренних источников (приборы, агрегаты и т. д.) и от внешних: прямого солнечного излучения, отражённого от планеты излучения, собственного излучения планеты, трения об остатки атмосферы планеты на высоте аппарата. Также аппарат теряет тепло в виде излучения. Многие узлы космических аппаратов требовательны к температурному режиму, не терпят перегрева или переохлаждения. Поддержанием баланса между получаемой тепловой энергией и её отдачей, перераспределением тепловой энергией между конструкциями аппарата и таким образом обеспечением заданной температуры занимается система обеспечения теплового режима.

Система управления космического аппарата – осуществляет управление двигательной установкой аппарата с целью обеспечения ориентации аппарата, выполнения манёвров. Обычно имеет связи с целевой аппаратурой, другими служебными подсистемами с целью контроля и управления их состоянием. Как правило, способна обмениваться посредством бортового радиокомплекса с наземными службами управления.

Для обеспечения контроля состояния космического аппарата, управления, передачи информации с целевой аппаратуры требуется канал связи с наземным комплексом управления. В основном для этого используется радиосвязь. При большом удалении КА от Земли требуются остронаправленные антенны и системы их наведения.

Система жизнеобеспечения необходима для пилотируемых КА, а также для аппаратов, на борту которых осуществляются биологические эксперименты. Включает запасы необходимых веществ, а также системы регенерации и утилизации.

Система ориентации космического аппарата включает устройства определения текущей ориентации КА (солнечный датчик, звёздные датчики и т. п.) и исполнительные органы (двигатели ориентации и силовые гироскопы).

Двигательная установка космического аппарата позволяет менять скорость и направление движения КА. Обычно используется химический ракетный двигатель, но это могут быть и электрические, ядерные и другие двигатели; может применяться также солнечный парус.

Система аварийного спасения космического аппарата характерна для пилотируемых космических аппаратов, а также для аппаратов с ядерными реакторами (УС-А) и ядерными боезарядами (Р-36орб).

Писатели-фантасты, отправлявшие своих героев к другим мирам, даже не предполагали, как быстро реализуются эти мечты. От первых запусков маленьких ракет, поднявшихся на несколько десятков метров, до первого искусственного спутника Земли про шло всего 30 лет. В наши дни многочисленные космические аппарата фотографируют поверхности далёких планет и их спутников, проводят всевозможные исследования, передавая данные на Землю. Пройдёт ещё немного времени, и в космосе появятся обширные колонии. Согласно оценкам экспертов, к 2030 г. за пределами земной атмосферы будут постоянно работать свыше 1000 человек

Исследования Луны

Вполне естественно, что Луна, как ближайшее к Земле небесное тело, стала первым объектом, к которому направились космические аппараты.

Советские автоматические межпланетные станции первого поколения «Луна-1, −2, −3» не использовали ни коррекцию курса на траектории Земля — Луна, ни торможение при подлёте. Они совершали полёт напрямую. Стартовав с Земли 2 января 1959 г., станция «Луна-1» массой 361 кг впервые достигла второй космической скорости (т. е. минимальной скорости, которую должен развить стартующий с небесного тела объект, чтобы преодолеть силу его притяжения; для Земли она равна 11,19 км/с) и прошла на расстоянии около б тыс. километров от поверхности Луны.

«Луна-2» достигла лунной поверхности 14 сентября 1959 г. вблизи центрального меридиана (место посадки этой станции теперь называется Заливом Лунника). Её приборы показали, что Луна практически не имеет собственного магнитного поля. А на борту станции «Луна-3» находилась фототелевизионная аппаратура, впервые передавшая на Землю снимки части видимого и почти 2/3 невидимого полушария. На них было большое количество дефектов, но, несмотря на это, учёным удалось выбить множество деталей на обратной стороне Луны. Открытые «Луной-3» кратеры получили названия: Циолковский, Курчатов, Джордано Бруно, Жюль Берн и др.

Крупномасштабное фотографирование отдельных участков поверхности видимого полушария выполнил в процессе падения на Луну американские космические аппараты «Рейнджер-7, −8, −9» в 1964 и 1965 гг. Советская станция «Зонд-3» завершила фотографирование невидимого полушария.

Первая мягкая посадка на лунную поверхность была осуществлена в феврале 1966 г. советской автоматической станцией «Луна-9». Телекамеры передали на Землю панорамы окружающего ландшафта с разрешением до нескольких миллиметров. В 1966 г. на орбиту вокруг Луны также были выведены искусственные спутники «Луна-10, -11, −12». На них были установлены приборы для исследования спектрального состава инфракрасного и гамма-излучения лунной поверхности, оборудование для регистрации метеорных частиц и др. В том же году американский аппарат «Сервейор-1» совершил мягкую посадку на Луну и в течение шести недель передавал на Землю снимки поверхности. В конце декабря 1966 г. мягкую посадку выполнила станция «Луна-13», её выносные приборы исследовали свойства лунного грунта, а телевизионные камеры фотографировали окружающую местность.

Мягкие посадки в различных районах Луны осуществили американские космические аппараты «Сервей-ор-3,-5,-6,-7» (1967-1968 гг.), которые должны были исследовать лунную поверхность и выбрать места посадок космических кораблей серии «Аполлон». Пять американских искусственных спутников «Лунар орбитер» в 1966-1967 гг. фотографировали Луну и изучали её гравитационное поле. Детальная съёмка поверхности в районе лунного экватора, выполненная этими спутниками, также нужна была для отбора будущих мест посадок космических кораблей с астронавтами.

Отработка элементов программы полёта на Луну проводилась сначала непилотируемыми кораблями серии «Аполлон», а затем и пилотируемыми («Аполлон-8, −9, −10»). Весил «Аполлон» 44 т и состоял из основного блока и лунной кабины, включавшей посадочную и взлётную ступени. Пилотируемые облёты Луны планировались и в нашей стране. Для отработки манёвров на орбите использовались космические аппараты «Зонд-4, −5, −6, −7, −8». Однако от этих планов отказались после того, как такие облёты совершили американские астронавты.

Место посадки лунной кабины космического корабля «Аполлон-11» было выбрано в Море Спокойствия, где уже побывали аппараты «Рейнджер-8» и «Сервейор-5». Астронавты Нил Армстронг и Эдвин Олдрин осуществили посадку 20 июля 1969 г. Первым из кабины вышел Армстронг, произнеся при этом фразу, ставшую исторической: «Это небольшой шаг для челнока, но огромный скачок для человечества». Астронавты разговаривали президентом США, используя чешскую радиосвязь; установили сжатель лазерного излучения, сейс метр, сделали снимки, собрали 221 образцов лунного грунта. Все раб заняли у них 2 ч 30 мин. За это вр астронавты удалялись от посадочного модуля на расстояние до 100 м. В ос-г новном блоке на орбите наход Майкл Коллинз, который также пр дил научные исследования.

Астронавты «Аполлона-12», запу-1 щенного 14 ноября 1969 г., Чарлз! Конрад и Алан Бин совершили посадку в районе Океана Бурь, недалеко от лунного экватора. В основном блоке корабля на орбите вокруг Луны оставался Ричард Гордон. Конрад и Бин дважды выходили на поверхность, установили аппаратуру для изучения сейсмической активности Луны и состава частиц солнечного ветра у её поверхности. Поскольку место посадки было выбрано рядом со станцией «Сервейор-3», которая пробыла на Луне два года семь месяцев, в задачу астронавтов входило её обследование. Они не обнаружили никаких следов разрушения станции; только слой рыже-коричневой пыли покрывал её. На этот раз было собрано 34кг образцов лунной породы.

Экипаж «Аполлона-13» не смог выполнить посадку на Луну из-за взрыва в двигательном отсеке основного блока. Совершив облёт Луны, астронавты вернулись на Землю через семь дней.

Советская автоматическая станция «Луна-16» в сентябре 1970 г. произвела мягкую посадку в Море Изобилия, где специальным грунтозаборным устройством была взята лунная порода весом 105 г и помещена в возвращаемый аппарат, который доставил её на Землю. В том же году станцией «Луна-17» впервые был доставлен самоходный аппарат «Луноход-1», проделавший путь длиной 10,5 км и передавший на Землю множество снимков. С помощью установленного на «Луноходе-1» лазерного уголкового отражателя удалось уточнить расстояние от Земли до Луны.

Экспедиция «Аполлона-14» проходила с 31 января по 9 февраля 1971 г. Репортаж с места посадки лунной кабины в районе кратера Фра Мауро передавался на Землю. Астронавты Алан Шепард и Эдгар Митчелл провели на поверхности Луны 9 ч и собрали 44,5 кг пород. В августе 1971 г. у подножия лунных гор Апеннины высадился экипаж корабля «Аполлон-15». Впервые астронавты Дэвид Скотт и Джеймс Ирвин использовали для передвижения луноход, проделав на нём путь длиной 10 км, и провели многочисленные исследования. В частности, они изучали глубокое ущелье, носящее название Борозда Хэдли, однако спуститься вниз без специального снаряжения не решились.

В апреле 1972 г. экипаж лунной кабины космического корабля «Аполлон-16» совершил посадку в материковом районе в окрестностях кратера Декарт. В декабре того же года была успешно выполнена последняя, шестая экспедиция на корабле «Аполлон-17».

Второй самоходный аппарат «Лу-ноход-2», доставленный станцией «Луна-21» в январе 1973 г., продолжил исследования в довольно сложном районе Луны, являющемся переходным от моря к материку. С помощью бортовой телевизионной аппаратуры на Землю были переданы многочисленные панорамы и снимки окружающей местности, данные о свойствах грунта и его химическом составе. Всего было пройдено 37 км. В 1974 г. аппарат «Луна-22» выполнял изучение рельефа и гравитационного поля с орбиты искусственного спутника Луны. В том же году «Луне-23» удалось совершить посадку в районе Моря Кризисов. Исследования Луны советскими автоматическими станциями были завершены космическим аппаратом «Луна-24», выполнившим автоматическое бурение лунного грунта в Море Кризисов на глубину 2 м и доставившим на Землю 22 августа 1976 г. 170 г лунной породы.

После этого довольно долго к Луне не было запусков ни в нашей стране, ни в США. Интересно, что лишь 14 лет спустя, в марте 1990 г., Япония с помощью ракеты «Нисан» вывела на орбиту вокруг Луны автоматический аппарат «Мусес-А» для дистанционного исследования лунной поверхности.

К аппаратам нового поколения, создающимся с использованием сверхлёгких материалов, относится станция «Клементина», запущенная в январе 1994 г. Помимо фотографирования поверхности Луны ею выполнены измерения высот рельефа, а также уточнены толщина лунной коры, модель гравитационного поля и некоторые другие параметры.

В недалёком будущем начнётся освоение Луны. Уже в наши дни детально разрабатываются проекты создания на её поверхности постоянно действующей обитаемой базы. Длительное или постоянное присутствие на Луне сменных экипажей такой базы позволит решать более сложные научные и прикладные задачи.

Исследования Меркурия

О поверхности ближайшей к Солнцу планеты ничего не было известно до полёта космического аппарата «Мари-нер-10», запущенного 3 ноября 1973 г. Вес научной аппаратуры составлял около 80 кг. Сначала аппарат был направлен к Венере, в поле тяготения которой получил гравитационный разгон и, изменив траекторию, 29 марта 1974 г. подлетел к Меркурию. Снимки поверхности, полученные в результате трёх пролётов «Маринера-10» с интервалом в шесть месяцев, показали удивительное сходство рельефа Меркурия с ближайшей соседкой Земли — Луной. Как оказалось, вся его поверхность покрыта множеством кратеров разных размеров.

Учёных несколько разочаровало то, что атмосферы на Меркурии обнаружено не было. Найдены следы аргона, неона, гелия и водорода, но столь незначительные, что можно говорить лишь о вакууме с такой степенью разрежения, которую на Земле не умеют ещё получать.

Во время первого пролёта, проходившего на высоте 705 км, были обнаружены ударная волна плазмы и магнитное поле вблизи Меркурия. Удалось уточнить значение радиуса планеты (2439 км) и её массы.

21 сентября 1974 г. на довольно большом расстоянии (более 48 тыс. километров) был осуществлён второй пролёт около Меркурия. Датчики температуры позволили установить, что в течение дня, продолжительность которого составляет 88 земных суток. температура поверхности планеты поднимается до 510 °С, а ночью опускается до −210 °С. С помощью радиометра был определён тепловой поток, излучаемый поверхностью; на фоне нагретых участков, состоящих из рыхлых пород, выявлены более холодные, представляющие собой скальные породы.

Во время третьего пролёта около Меркурия, происходившего 16 марта 1975 г. на наименьшем расстоянии −318 км, было подтверждено, что обнаруженное магнитное поле действительно принадлежит планете. Его напряжённость составляет около 1% от напряжённости земного магнитного поля. 3 тыс. фотографий, полученных на этом сеансе, имели разрешение до 50 м. Поскольку три сеанса фотографирования охватывали западное полушарие планеты, восточное оставалось неисследованным.

В настоящее время разрабатываются проекты новых полётов космических станций к Меркурию, которые позволят изучить и его восточное полушарие.

Исследования Венеры

Поверхность Венеры полностью скрыта мощным облачным покровом, и только с помощью радиолокаторов возможно «увидеть» её рельеф.

Первый спускаемый аппарат в виде сферы диаметром 0,9 м с теплозащитным покрытием был доставлен космическим аппаратом «Венера-3» в марте 1966 г. Спускаемые аппараты станций «Венера-4, −5, −6» передавали сведения о давлении, температуре и составе атмосферы во время спуска. Однако они не достигли поверхности планеты, поскольку не были рассчитаны на атмосферное давление Венеры, которое составляет, как оказалось, 90 атмосфер! И только спускаемый аппарат «Венеры-7» в декабре 1970 г. опустился наконец на поверхность Венеры и передал данные о составе атмосферы, температуре различных её слоев и поверхности, а также об изменении давления.

В июле 1972 г. спускаемый аппарат станции «Венера-8» впервые сел на дневную сторону планеты и показал, что освещённость на её поверхности напоминает земной пасмурный день. Облака Венеры, через которые прошёл аппарат на высоте от 70 до 30 км, имели слоистую структуру и были не очень плотными.

В октябре 1975 г. аппараты нового поколения «Венера-9, −10», совершившие мягкую посадку на расстоянии свыше 2 тыс. километров друг от друга на освещённой стороне планеты, впервые передали на Землю панорамы окружающей их местности. Масса каждого спускаемого аппарата диаметром 2,4 м составляла 1560 кг. В течение часа оставшиеся на орбите космические аппараты ретранслировали научную информацию с поверхности планеты на Землю.

Увидеть глобальные особенности рельефа большей части поверхности Венеры люди смогли благодаря радиолокационному зондированию, выполненному с американской автоматической станции «Пионер-Венера-1» в 1978 г. На картах, составленных по результатам измерения высот поверхности, можно видеть обширные возвышенности, отдельные горные массивы и низменности.

Интересный эксперимент был проведён на станции «Пионер-Венера-2»: с её помощью в атмосферу Венеры были сброшены один большой (диаметром 1,5 м и массой 316 кг) и три малых (диаметром 0,7 м и массой 96,6 кг) спускаемых аппарата на дневную и ночную стороны, а также в район северного полюса планеты. Аппараты передавали информацию в процессе падения, а один из малых аппаратов даже выдержал удар и передавал данные с поверхности в течение часа. Результаты этого эксперимента подтвердили, что атмосфера планеты содержит до 96% углекислого газа, до 4% азота и немного водяного пара. На поверхности был обнаружен тонкий слой пыли.

В декабре 1978 г. проводили исследования и советские «Венера-11, −12», опустившиеся на расстоянии 800 км друг от друга. Интересными оказались данные о регистрации электрических разрядов в атмосфере планеты. Один из аппаратов выявил 25 ударов молнии в секунду, а другой около 1000, причём один из раскатов грома продолжался 15 мин. По-видимому, возникновению этих разрядов способствует высокое содержание серной кислоты в облачном покрове.

Данные о химическом составе пород в месте посадок «Венеры-13, −14» были получены в марте 1982 г. с помощью специальных грунтозаборных устройств, поместивших породу внутрь спускаемого аппарата. Данные анализов, выполненных автоматами, были переданы на Землю, где учёные смогли сопоставить эти породы с базальтами, встречающимися в глубоководных впадинах земных океанов.

С орбит искусственных спутников Венеры аппараты «Венера-15, −16», оборудованные радиолокационными системами, передали изображения поверхности части северного полушария планеты и данные измерений высот рельефа. В результате каждого пролёта по сильно вытянутым околополярным орбитам снималась полоса местности шириной 160 км и длиной 8 тыс. километров. По материалам этих съёмок составлен атлас поверхности Венеры, включающий карты рельефа, геологические и другие специальные карты.

Спускаемые аппараты нового типа, состоявшие из посадочного аппарата и аэростатного зонда, были сброшены с советских станций «Ве-га-1, −2», предназначенных для проведения исследований Венеры и кометы Галлея в 1985 г. Аэростатные зонды дрейфовали на высоте около 54 км и передавали данные в течение двух суток, посадочные же аппараты провели исследование атмосферы и поверхности планеты.

Наиболее подробные снимки всей поверхности Венеры были получены с помощью американского аппарата «Магеллан», запущенного астронавтами космического челнока «Атлантис» в мае 1989 г. Регулярная радиолокационная съёмка, проводимая в течение нескольких лет, позволила получить изображение рельефа поверхности Венеры с разрешением менее 300 м. В результате всех экспериментов, проведённых с помощью космических аппаратов, Венера, пожалуй, исследована лучше других планет.

Исследования Марса и его спутников

Полёт к Марсу занимает шесть — восемь месяцев. Поскольку взаимное расположение Земли и Марса всё время меняется, а минимальные расстояния между ними (противостояния) бывают только раз в два года, момент старта выбирается таким образом, чтобы Марс находился на пересечении с траекторией космического аппарата, достигшего к тому времени его орбиты.

Первый запуск в сторону Марса был осуществлён в начале ноября 1962 г. Советский «Марс-1» прошёл на расстоянии 197 тыс. километров от красной планеты. Фотографии её поверхности были получены американским «Маринером-4», запущенным два года спустя и прошедшим 15 июля 196 5 г. на расстоянии 10 тыс. километров от поверхности планеты.

Оказалось, что Марс тоже покрыт кратерами. Были уточнены масса планеты и состав её атмосферы. В 1969 г. аппараты «Маринер-6, −7» с расстояния 3400 км от Марса передали несколько десятков снимков с разрешением до 300 м, а также измерили температуру южной полярной шапки. которая оказалась очень низкой (-125 °С).

В мае 1971 г. были запущены «Марс-2, −3» и «Маринер-9». Аппараты «Марс-2, −3» массой 4,65 т каждый имели орбитальный отсек и спускаемый аппарат. Мягкую посадку удалось совершить только спускаемому аппарату «Марса-3».

Космические аппараты «Марс-2, −3» вели исследования с орбит искусственных спутников, передавая данные о свойствах атмосферы и поверхности Марса по характеру излучения в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах спектра, а также в диапазоне радиоволн. Была измерена температура северной полярной шапки (ниже −110 °С); определены протяжённость, состав, температура атмосферы, температура поверхности планеты получены данные о высоте пылевых облаков и слабом магнитном поле, а также цветных изображения Марса.

«Маринер-9» тоже был переведёт на орбиту искусственного спутник Марса с периодом около 12 ч. Он передал на Землю 7329 снимков Марс с разрешением до 100 м, а также фотографии его спутников — Фобоса Деймоса. На снимках марсианских поверхности хорошо видны гигантские потухшие вулканы, множество крупных и мелких каньонов и долин напоминающих высохшие русл; Марсианские кратеры отличаются о лунных своими выбросами, свидетельствующими о наличии подповерхностного льда, а также следам: водной эрозии и ветровой активности

Целая флотилия из четырёх космических аппаратов «Марс-4, −5, −6, −7 запущенных в 1973 г., достигла окрестностей Марса в начале 1974 г. Из-; неисправности бортовой систем торможения «Марс-4» прошёл на расстоянии около 2200 км от поверхности планеты, выполнив только её фотографирование. «Марс-5» проводил дистанционные исследования поверхности и атмосферы с орбиты искусственного спутника. Спускаемый аппарат «Марса-6» совершил мягкую посадку в южном полушарии. На Землю переданы данные о химическом составе, давлении и температуре атмосферы. «Марс-7» прошёл на расстоянии 1300 км от поверхности, не выполнив своей программы.

Самыми результативными были полёты двух американских «Викингов», запущенных в 1975 г. На борту аппаратов находились телекамеры, инфракрасные спектрометры для регистрации водяных паров в атмосфере и радиометры для получения температурных данных. Посадочный блок «Викинга-1» совершил мягкую посадку на Равнине Хриса 20 июля 1976 г., а «Викинга-2» — на Равнине Утопия 3 сентября 1976 г. В местах посадок были проведены уникальные эксперименты с целью обнаружить признаки жизни в марсианском грунте. Специальное устройство захватывало образец грунта и помещало его в один из контейнеров, содержавших запас воды или питательных веществ. Поскольку любые живые организмы меняют среду своего обитания, приборы должны были это зафиксировать. Хотя некоторые изменения среды в плотно закрытом контейнере наблюдались, к таким же результатам могло привести наличие сильного окислителя в грунте. Вот почему учёные не смогли уверенно отнести эти изменения за счёт деятельности бактерий.

С орбитальных станций было выполнено детальное фотографирование поверхности Марса и его спутников. На основе полученных данных составлены подробные карты поверхности планеты, геологические, тепловые и другие специальные карты.

В задачу советских станций «Фо-бос-1, -2», запущенных после 13-летнего перерыва, входило исследование Марса и его спутника Фобоса. В результате неверной команды с Земли «Фобос-1» потерял ориентацию, и связь с ним не удалось восстановить.

«Фобос-2» вышел на орбиту искусственного спутника Марса в январе 1989 г. Дистанционными методами получены данные об изменении температуры на поверхности Марса и новые сведения о свойствах пород, слагающих Фобос. Получено 38 изображений с разрешением до 40 м, измерена температура его поверхности, составляющая в наиболее горячих точках 30 °С. К сожалению, осуществить основную программу по исследованию Фобоса не удалось. Связь с аппаратом была потеряна 27 марта 1989 г.

На этом не закончилась серия неудач. Американский космический аппарат «Марс-Обсервер», запущенный в 1992 г., также не выполнил своей задачи. Связь с ним была потеряна 21 августа 1993 г. Не удалось вывести на траекторию полёта к Марсу и российскую станцию «Марс-9б». В июле 1997 г. «Марс-Пасфайндер» доставил на планету первый автоматический марсоход, который успешно исследовал химический состав поверхности и метеорологические условия.

В 1998 г. Япония планирует запуск к Марсу орбитального аппарата «Планета-Б». На 2003 г. Европейским космическим агентством совместно с США и Россией запланировано создание сети специальных станций на Марсе. Разрабатываются программы полёта на Марс астронавтов. Такая экспедиция займёт более двух лет, поскольку, чтобы вернуться, им придётся ждать удобного взаимного расположения Земли и Марса.

Исследования Юпитера

Изучать планеты-гиганты с помощью космической техники начали на десятилетие позже, чем планеты земной группы. 3 марта 1972 г. с Земли стартовал американский космический аппарат «Пионер-10». Через 6 месяцев полёта аппарат успешно миновал пояс астероидов и ещё через 15 месяцев достиг окрестностей «царя планет», пройдя на расстоянии 130 300 км от него в декабре 1973 г.

С помощью оригинального фотополяриметра получено 340 снимков облачного покрова Юпитера и поверхностей четырёх самых крупных спутников: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. Помимо Большого Красного Пятна, размеры которого превышают диаметр нашей планеты, обнаружено белое пятно поперечником более 10 тыс. километров. Инфракрасный радиометр показал, что температура внешнего облачного покрова составляет 133 °С. Было обнаружено также, что Юпитер излучает в 1,6 раза больше тепла, чем получает от Солнца; уточнена масса планеты и спутника Ио.

Исследования показали, что Юпитер обладает мощным магнитным полем; также была зарегистрирована зона с интенсивной радиацией (в 10 тыс. раз больше, чем в околоземных радиационных поясах) на расстоянии 177 тыс. километров от планеты. Притяжение Юпитера сильно изменило траекторию полёта аппарата. «Пионер-10» начал двигаться по касательной к орбите Юпитера, удаляясь от Земли почти по прямой. Интересно, что шлейф магнитосферы Юпитера был обнаружен за пределами орбиты Сатурна. В 1987 г. «Пионер-10» вышел за границы Солнечной системы.

Трасса «Пионера-11», пролетевшего на расстоянии 43 тыс. километров от Юпитера в декабре 1974 г., была рассчитана иначе. Он прошёл между поясами и самой планетой, не получив опасной дозы радиации. На этом аппарате были установлены те же приборы, что и на предыдущем. Анализ цветных изображений облачного слоя, полученных фотополяриметром, позволил выявить особенности и структуру облаков. Их высота оказалась различной в полосах и расположенных между ними зонах. Согласно исследованиям «Пионера-11», светлые зоны и Большое Красное Пятно характеризуются восходящими течениями в атмосфере. Облака в них расположены выше, чем в соседних областях полос, и здесь холоднее.

Притяжение Юпитера развернуло «Пионер-11» почти на 180°. После нескольких коррекций траектории полёта он пересёк орбиту Сатурна недалеко от самой планеты.

Уникальное взаимное расположение Земли и планет-гигантов с 1976 по 1978 г. было использовано для последовательного изучения этих планет. Под влиянием полей тяготения космические аппараты смогли переходить с трассы полёта от Юпитера к Сатурну, затем к Урану и Нептуну, Без использования гравитационных полей промежуточных планет полёт к Урану занял бы 16 лет вместо 9, а к Нептуну — 20 лет вместо 12. В 1977г. в длительное путешествие отправились аппараты «Вояджер −1, −2», причём «Вояджер-2» был запущен раньше, 20 августа 1977 г., по «медленной» траектории, а «Вояджер-1» — 5 сентября 1977 г. по «быстрой».

«Вояджер-1» совершил пролёт около Юпитера в марте 1979 г., а «Вояд-жер-2» прошёл мимо гиганта на четыре месяца позже. Они передали на Землю снимки облачного покрова Юпитера и поверхностей ближайших спутников с удивительными подробностями. Атмосферные массы красного, оранжевого, жёлтого, коричневого и синего цветов постоянно перемещались. Полосы вихревых потоков захватывали друг друга, то сужаясь, то расширяясь. Скорость перемещения облаков оказалась равной 11 км/с. Большое Красное Пятно вращалось против часовой стрелки и делало полный оборот за 6 ч. «Вояджер-1» впервые показал, что у Юпитера имеется система бледных колец, расположенных на расстоянии 57 тыс. километров от облачного покрова планеты, а на спутнике Ио действуют восемь вулканов. «Вояджер-2» сообщил спустя несколько месяцев, что шесть из них продолжают активно действовать. Фотографии других галилеевых спутников — Европы, Ганимеда и Каллисто — показали, что их поверхности резко отличаются друг от друга.

Американский космический аппарат «Галилео», доставленный на околоземную орбиту в грузовом отсеке корабля многоразового использования «Атлантис», представлял собой аппарат нового поколения для исследования химического состава и физических характеристик Юпитера, а также для более детального фотографирования его спутников. Аппарат состоял из орбитального модуля для длительных наблюдений и специального зонда, который должен был проникнуть в атмосферу планеты. Траектория «Галилео» была довольно сложной. Сначала аппарат направился к Венере, мимо которой прошёл в феврале 1990 г. Затем по новой траектории в декабре он вернулся к Земле. Были переданы многочисленные фотографии Венеры, Земли и Луны.

В октябре 1991 г., проходя через пояс астероидов, аппарат сфотографировал малую планету Гаспра. Вернувшись к Земле второй раз в декабре 1992 г. и получив новое ускорение, он устремился к основной цели своего путешествия — Юпитеру. Оказавшись в августе 1993 г. снова в поясе астероидов, он сфотографировал ещё одну малую планету, Иду.

Спустя два года «Галилео» достиг окрестностей Юпитера. По команде с Земли от него отделился спускаемый зонд и в течение пяти месяцев совершал самостоятельный полёт к границам атмосферы Юпитера со скоростью 45 км/с. За счёт сопротивления её верхних слоев в течение двух минут скорость снизилась до нескольких сот метров в секунду. При этом перегрузки превосходили земную силу тяжести в 230 раз. Аппарат проник в атмосферу на глубину 156 км и функционировал в течение 57 мин. Данные об атмосфере ретранслировались через основной блок «Галилео».

Исследования Сатурна

Первым космическим аппаратом, посетившим окрестности Сатурна, был «Пионер-11», который 1 сентября 1979 г. прошёл на расстоянии 21 400 км от облачного слоя планеты. Магнитное поле Сатурна оказалось сильнее земного, но слабее, чем у Юпитера. Была уточнена масса Сатурна. По характеру поля тяготения сделан вывод, что внутреннее строение Сатурна похоже на строение Юпитера. По данным измерений инфракрасного излучения учёные определили температуру видимой поверхности Сатурна. Она оказалась равной 100 К, и этот факт свидетельствовал о том, что планета излучает приблизительно в два раза больше тепла, чем получает от Солнца. В высоких широтах Сатурна предполагалось наличие полярных сияний.

Впервые были получены изображения Титана, самого крупного из семейства спутников Сатурна, но, к сожалению, разрешение было очень низким.

Необычно выглядели фотографии колец. К аппарату была обращена не освещённая Солнцем сторона колец, поэтому приборы фиксировали свет, не отражённый от колец, а прошедший сквозь них.

«Пионер-11» покинул Солнечную систему, но слабые сигналы с него ещё улавливаются земными антеннами.

Более качественные изображения были получены во время пролёта двух «Вояджеров», которые под действием притяжения Юпитера изменили свои траектории и направились к Сатурну. На снимках облачного покрова планеты видны завихряющиеся полосы, вихри, ореолы и пятна разных цветов — от жёлтого до коричневого, напоминающие образования на Юпитере. Обнаружено и красное пятно поперечником около 1250 км, а также быстро исчезающие тёмные овальные образования. «Вояджер- 1» впервые показал, что система колец Сатурна состоит из тысяч отдельных узких колечек, обнаружил шесть новых спутников и, пройдя на расстоянии 4030 км от Титана, установил, что основным компонентом его атмосферы является азот, а не метан, как предполагалось ранее. Получены интересные данные и о некоторых других спутниках Сатурна: Тефии, Мимасе, Дионе, Рее и Энцеладе. «Вояджер-1» выполнил основные задачи и отправился за пределы Солнечной системы.

Ни самое близкое расстояние к Сатурну подошёл «Вояджер-2». В системе его колец оказалось ещё больше отдельных колечек, состоящих из бесчисленного множества частиц льда, крупных и мелких обломков. На спутнике Тефия «Вояджер-2» обнаружил крупнейший кратер во всей системе

Сатурна диаметром 400 км и глубиной 16 км. После встречи с Сатурном траектория полёта «Вояджера-2» была изменена таким образом, чтобы он в январе 1986 г. прошёл около Урана.

Новые исследования Сатурна, его колец и спутников запланированы в проекте, названном «Кассини». Запуск аппарата намечен на октябрь 1997 г. По сложной траектории аппарат достигнет окрестностей Сатурна в июне 2004 г. и будет проводить исследования в течение четырёх лет. Самым интересным в проекте является спуск специального зонда в атмосферу Титана.

Исследования Урана

В окрестностях Урана побывал только один космический аппарат «Вояджер-2», пролетевший на расстоянии 81 200 км от внешнего покрова облаков. Траектория аппарата была почти перпендикулярна плоскости, в которой находятся спутники, поэтому с близкого расстояния удалось сфотографировать только Миранду, самый маленький из известных до этого полёта спутников. Напряжённость магнитного поля Урана оказалась больше, чем у Сатурна, а интенсивность поясов радиации такая же, как у поясов Земли. В ультрафиолетовой области спектра зарегистрировано свечение атмосферы Урана, простирающееся на 50 тыс. километров от планеты.

Как и у других планет-гигантов, в атмосфере Урана обнаружены вихри, струйные течения, пятна (но их гораздо меньше), а в глубине её зарегистрированы метановые облака. Гелия оказалось в три раза меньше, чем предполагалось ранее: всего 15%. Циркуляция атмосферы происходит в высоких широтах с большей скоростью, чем у экватора.

Девять колец Урана были известны ещё по наземным наблюдениям покрытий звёзд планетой. «Вояджер-2» обнаружил десятое кольцо шириной 3 км и несколько неполных колец тёмного цвета. Частицы, слагающие кольца, имеют в поперечнике около 1 м.

Получены изображения пяти ранее известных спутников и десяти новых, небольших по размерам. На Обероне обнаружено несколько крупных кратеров и гора высотой около 6000 м, на Титании — многочисленные кратеры и долины. Поверхность Умбриэля очень гладкая, на ней видны кратеры и светлое пятно. Сильно кратерированная поверхность Ариэля со следами различных геологических процессов напоминает спутник Сатурна Энцелад. Наиболее сложной оказалась поверхность Миранды, испещрённая бороздами, хребтами и разломами глубиной несколько километров. Такая активная тектоническая деятельность оказалась неожиданной на спутнике, диаметр которого меньше 500 км.

Под действием поля тяготения Урана траектория «Вояджера-2» снова изменилась, и он направился к Нептуну.

Исследования Нептуна

К моменту встречи с Нептуном 25 августа 1989 г. «Вояджер-2» преодолел расстояние 4,5 млрд километров. Несмотря на долгий путь, занявший 12 лет, и многочисленные коррекции траектории при перелёте от Юпитера к Сатурну и Урану, «Вояджер» оказался на минимальном расстоянии от Нептуна (менее 5 тыс. километров) в точно рассчитанное на Земле время.

На цветных снимках, синтезированных на основе слабых сигналов с «Вояджера», видимая поверхность Нептуна представляет собой плотный облачный слой голубого цвета с полосами и белыми и тёмными пятнами. Сильный вихревой шторм размером с нашу планету вращается против часовой стрелки. У Нептуна обнаружено магнитное поле, ось магнитных полюсов отклонена на 50° от оси вращения планеты. «Вояджер-2» выявил у Нептуна также пять слабых колец.

По наземным исследованиям были известны лишь два спутника: Тритон и Нереида, обращающиеся вокруг Нептуна в обратном направлении. «Вояджер» открыл ещё шесть спутников размерами от 200 до 50 км, вращающихся в том же направлении, что и Нептун. У Тритона и Нереиды в ультрафиолетовом диапазоне обнаружены явления, напоминающие земные полярные сияния.

Тритон имеет очень тонкую газовую оболочку, верхний слой которой состоит из азота. В нижних слоях обнаружены метан и твёрдые частицы азотных образований. Наряду с кратерами на его поверхности открыты действующие вулканы, каньоны и горы.

«Вояджер-2» продолжает исследование космического пространства за пределами Солнечной системы. Учёные надеются получать сведения с этого космического аппарата до 2013 г.

Человека всегда манили холодные дали космоса... Они поражают своей мрачной загадочностью. Наверное, от огромного желания прикоснуться к неизвестному, люди придумали летательные аппараты.

Данная статья предназначена для лиц старше 18 лет

А вам уже исполнилось 18?

Малые космические аппараты

Космический аппарат «Кассини»

Первые спутники

Для совершения межпланетных странствий в свое время понадобилось создание мощных, современных и прочных машин, которые могли бы преодолеть не только силу притяжения нашей планеты, но и различные неблагоприятные условия окружающей среды межпланетного пространства. Для преодоления силы притяжения нашей планеты летательному аппарату требуется скорость свыше одиннадцати километров в секунду. Преодолевая силы притяжения Земли, действующие на него в полете, аппарат выходит в открытый космос — межпланетное пространство.

Но здесь космос только начинается. Далее нужно преодолеть силу притяжения Солнца и выйти из-под его «власти», для этого понадобится средняя скорость движения свыше шестнадцати километров в секунду. Так летательный аппарат выходит из зоны влияния Солнца и попадает в межзвездное пространство. Однако и это не предел, ибо размеры космоса безграничны, как безграничны размеры человеческого сознания. Чтобы продвинутся дальше, а именно выйти в межгалактическое пространство, нужно развить скорость свыше пятисот километров в секунду.

Первым спутником нашей планеты стал «Спутник-1», запущенный Советским Союзом с целью изучения космического пространства вокруг Земли. Это был прорыв в сфере изучения космоса. Благодаря запуску первого спутника была подробно изучена собственная атмосфера Земли, а так же окружающее ее космическое пространство. Самым быстрым и самым далеким космическим аппаратом по отношению к нашей планете на сегодняшний день является спутник «Вояджер-1». Он исследует Солнечную систему и ее окрестности уже сорок лет. За эти сорок лет были собраны бесценные данные, которые могут послужить хорошим плацдармом для научных открытий будущего.

Одним из приоритетных направлений науки в сфере изучения космоса является исследование Марса. Что касается полета на эту планету, то пока такая идея остается лишь на бумаге, хотя работы в ее направлении ведутся. Путем проб и ошибок, анализа отказов космических летательных аппаратов ученые пытаются найти максимально комфортный вариант полета на Марс. Еще очень важно, чтобы внутри корабля для экипажа были созданы самые безопасные условия. Одной из главных проблем сегодня является электризация космического корабля во время высоких скоростных режимов, что создает опасность возгорания. Но все равно, даже несмотря на это, жажда человека к познанию космоса неугасаема. Об этом говорит огромный список межпланетных путешествий, осуществленных на сегодняшний день.

Запуски космических аппаратов в 2017 году

Список запусков космических аппаратов в 2017-м году весьма велик. Лидером в списке запусков космических аппаратов,конечно, является Америка, как флагман научных исследований в области изучения космоса, однако и другие страны так же не отстают. И статистика запусков положительна, за весь 2017-й год неудачных запусков было всего лишь три.

Исследование Луны космическими аппаратами

Конечно же, самым привлекательным объектом исследований человека всегда была Луна. В 1969 году человек впервые ступил на поверхность Луны. Ученые, которые занимались изучением планеты Меркурий, утверждают, что Луна и Меркурий похожи по физическим характеристикам. Снимок, сделанный космическим аппаратом с орбиты Сатурна, показывает, что Луна выглядит как светлая точка посреди безграничного мрака космоса.

Космические аппараты России

Большая часть нынешних космических аппаратов России — это советские летательные аппараты многоразового использования, которые были запущены в космос еще во времена СССР. Однако и современные летательные аппараты в России также добиваются успеха в исследования космического пространства. Российские ученые планируют множество полетов к поверхности Луны, Марса и Юпитера. Наибольший вклад в изучение Венеры, Луны и Марса совершили советские научно-исследовательские станции с одноименными названиями. Ими совершено великое множество полетов, результатами которых стали бесценные фото и видеоматериалы, замеры температуры, давления, изучение атмосферы этих планет и т д.

Классификация космических аппаратов

По принципу работы и специализации космические аппараты делятся на:

• искусственные спутники планет;
• космические станции для межпланетных исследований;
• планетоходы;
• космические корабли;
• орбитальные станции.

Спутники земли, орбитальные станции и космические корабли предназначены для исследований Земли и планет солнечной системы. Космические станции предназначены для исследований за пределами Солнечной системы.

Спускаемый аппарат космического корабля «Союз»

«Союз» — это пилотируемый космический корабль с научной аппаратурой на борту, бортовой аппаратурой, возможностью связи между космическим аппаратом и землей, наличием энергопреобразующей аппаратуры, телеметрической системой, системой ориентации и стабилизации и многими другими системами и приборами для проведения научно-исследовательской работы и жизнеобеспечения экипажа. Спускаемый аппарат корабля «Союз» имеет внушительный вес — от 2800 до 2900 кг в зависимости от марки корабля. Один из минусов корабля — высокая вероятность выхода из строя радиосвязи и нераскрытые панели солнечных батарей. Но это исправили в более поздних версиях корабля.

История космических аппаратов серии «Ресурс-Ф»

История серии «Ресурса» берет свое началов 1979 году. Это серия космических аппаратов для ведения фото и видео съемки в космическом пространстве, а также для картографических исследований поверхности Земли. Информация, получаемая с помощью космических аппаратов серии «Ресурс-Ф», применяется в картографии, геодезии, а также для контроля сейсмической активности коры Земли.

Малые космические аппараты

Искусственные спутники, имеющие небольшие размеры, рассчитаны на решение простейших задач. О том, как они используются и какую роль играют в изучении космоса и поверхности земли известно немало. В основном их задача — мониторинг и исследования поверхности Земли. Классификация малых спутников зависит от их массы. Разделяют:

• миниспутники;
• микроспутники;
• наноспутники;
• пикоспутники;
• фемтоспутники.

В зависимости от размера и массы спутника определяется его задача, но так или иначе все спутники данной серии исполняют задачи по исследованиям поверхности Земли.

Электроракетный двигатель для космических аппаратов

Суть работы электродвигателя в преобразовании электрической энергии в кинетическую. Электроракетные двигатели делятся на: электростатические, электротермические, электромагнитные, магнитодинамические, импульсные, ионные. Ядерный электродвигатель открывает возможности полета к далеким звездам и планетам за счет своей мощности. Двигательная установка преобразует энергию в механическую, что позволяет развить скорость, необходимую для преодоления силы земного притяжения.

Проектирование космических аппаратов

Разработка систем космических аппаратов зависит от задач, которые на эти аппараты возлагаются. Их деятельность может охватывать весьма разные сферы деятельности — от научно-исследовательских до метеорологических и военно-разведывательных. Проектирование и снабжение аппаратов определенными системами и функциями происходит в зависимости от поставленных перед ними задач.

Космический аппарат «Кассини»

На весь мир известны имена этих разведчиков тайн Вселенной — «Юнона», «Метеор», «Розетта», Галилео«, «Феникс», «Пионер», «Юбилейный», "Dawn"(Доун), " Акацуки«, «Вояджер», «Магеллан», «Асе», «Тундра», «Буран», «Русь», «Улисс», "Нивелир-ЗУ«(14ф150), «Genesis», «Викинг», «Вега», «Луна-2», «Луна-3», «Soho», «Меридиан», «Стардаст», «Джемини-12», «Спектр-РГ» , «Горизонт», «Федерация», серия аппаратов «Ресурс-П» и многие другие, список можно продолжать бесконечно. Благодаря собранной ими информации, мы можем открывать все новые и новые горизонты.

Не менее качественный и уникальный космический аппарат «Cassini» был запущен в далеком 1997-ом году и двадцать лет служил на благо человечества. Его прерогатива — изучение далекого и загадочного «властелина колец» нашей Солнечной системы — Сатурна. В сентябре этого года аппарат завершил свою почетную миссию путеводной звезды человечества и, как и положено падающей звезде, сгорел в полете дотла, не коснувшись родной Земли.

Возможно, произнося без каких-либо пояснений мудрёные словечки, профессионалы-ракетчики (и причисляющиеся к ним) видят себя отдельной интеллектуальной кастой. Но как быть обычному человеку, который, интересуясь ракетами и космосом, пытается слёту овладеть статьёй, пересыпанной непонятными сокращениями? Что такое БОКЗ, СОТР или ДПК? Что такое «мятый газ» и почему ракета «ушла за бугор», а носитель и космический корабль — два совершенно разных изделия — носят одно имя «Союз»? Кстати, БОКЗ — это не бокс по-олбански, а блок определения координат звёзд (в просторечии — звёздный датчик), СОТР — не яростное сокращение выражения «в порошок сотру», а система обеспечения теплового режима , а ДПК — не мебельный «древесно-полимерный композит», а самый что ни на есть ракетный (и не только) дренажно-предохранительный клапан . Но что делать, если ни в сноске, ни в тексте нет никаких расшифровок? Это проблема… Причём не столько читателя, сколько «написанта» статьи: второй раз его читать не будут! Чтобы избежать сей горькой участи, мы взяли на себя скромный труд по составлению краткого словарика ракетно-космических терминов, сокращений и названий. Разумеется, он не претендует на полноту, а в каких-то местах — и на строгость формулировок. Но, мы надеемся, он поможет читателю, интересующемуся космонавтикой. И кроме того, словарик можно дополнять и уточнять бесконечно — ведь космос бесконечен!..

Apollo — американская программа высадки человека на Луну, которая включала также испытательные полёты астронавтов на трёхместном корабле по околоземной и окололунной орбите в 1968—1972 годах.

Ariane-5 — название европейской одноразовой ракеты-носителя тяжёлого класса, предназначенной для выведения полезных грузов на околоземные орбиты и отлётные траектории. C 4 июня 1996 года до 4 мая 2017 года выполнила 92 миссии, из них 88 — полностью успешно.

Atlas V — название серии американских одноразовых ракет-носителей среднего класса, созданных компанией Lockheed Martin. C 21 августа 2002 года до 18 апреля 2017 года выполнена 71 миссия, из них 70 — успешно. Используется преимущественно для запуска космических аппаратов по заказам американских правительственных ведомств.

ATV (Automated Tranfer Vehicle) — название европейского одноразового автоматического транспортного корабля, предназначенного для снабжения МКС грузами и совершавшего полёты в период с 2008 по 2014 год (выполнено пять миссий).

BE-4 (Blue Origin Engine) — мощный маршевый жидкостный ракетный двигатель тягой 250 тс на уровне моря, работающий на кислороде и метане и разрабатываемый с 2011 года компанией Blue Origin для установки на перспективных ракетах-носителях Vulcan и New Glenn. Позиционируется как замена российскому двигателю РД-180. Первые комплексные огневые испытания намечены на первое полугодие 2017 года.

CCP (Commercial Crew Program) — современная государственная американская коммерческая пилотируемая программа, проводимая NASA и способствующая доступу частных промышленных фирм к технологиям изучения и освоения космического пространства.

CNSA (China National Space Agency) — английская аббревиатура государственного агентства, осуществляющего координацию работ по изучению и освоению космического пространства в КНР.

CSA (Canadian Space Agency) — государственное агентство, осуществляющее координацию работ по изучению космоса в Канаде.

Cygnus — название американского одноразового автоматического транспортного корабля, созданного компанией Orbital для снабжения МКС запасами и грузами. С 18 сентября 2013 года по 18 апреля 2017 года выполнено восемь миссий, из них семь — успешно.

Delta IV — название серии американских одноразовых ракет-носителей среднего и тяжёлого классов, созданных компанией Boeing в рамках программы EELV. C 20 ноября 2002 года по 19 марта 2017 года проведено 35 миссий, из них 34 — успешно. В настоящее время используется исключительно для запуска космических аппаратов по заказам американских правительственных ведомств.

Dragon — название серии американских частично многоразовых транспортных кораблей, разрабатываемых частной компанией SpaceX по контракту с NASA в рамках программы CCP. Способен не только доставлять грузы на МКС, но и возвращать их обратно на Землю. С 8 декабря 2010 года по 19 февраля 2017 года запущено 12 беспилотных кораблей, из них 11 — успешно. Начало лётных испытаний пилотируемого варианта намечено на 2018 год.

Dream Chaser — название американского многоразового транспортного орбитального ракетоплана, разрабатываемого с 2004 года компанией Sierra Nevada для снабжения орбитальных станций запасами и грузами (а в будущем, в семиместном варианте, — и для смены экипажа). Начало лётных испытаний намечено на 2019 год.

EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle) — программа эволюционного развития одноразовых ракет-носителей для использования (прежде всего) в интересах Министерства обороны США. В рамках программы, начатой в 1995 году, созданы носители семейств Delta IV и Atlas V; с 2015 года к ним присоединился Falcon 9.

EVA (Extra-Vehicular Activity) — английское название внекорабельной деятельности (ВКД) астронавтов (работы в открытом космосе или на поверхности Луны).

FAA (Federal Aviation Administration) — Федеральное управление гражданской авиации, регулирующее в США юридические вопросы коммерческих космических полётов.

Falcon 9 — название серии американских частично многоразовых носителей среднего класса, созданных частной компанией SpaceX. С 4 июня 2010 года по 1 мая 2017 года проведено 34 пуска ракет трёх модификаций, из них 31 — полностью успешный. До недавнего времени Falcon 9 служил как для выведения на орбиту беспилотных грузовых кораблей Dragon для снабжения МКС, так и для коммерческих пусков; сейчас включён в программу выведения на орбиту космических аппаратов по заказу американских правительственных ведомств.

Falcon Heavy — название американской частично многоразовой ракеты-носителя тяжёлого класса, разрабатываемой компанией SpaceX на основе ступеней носителя Falcon-9. Первый полёт запланирован на осень 2017 года.

Gemini — название второй американской пилотируемой космической программы, в ходе которой астронавты на двухместном корабле совершали околоземные полёты в 1965-1966 годах.

H-2A (H-2B) — варианты японской одноразовой ракеты-носителя среднего класса, предназначенной для выведения полезных грузов на околоземные орбиты и отлётные траектории. C 29 августа 2001 года по 17 марта 2017 года выполнено 33 пуска варианта H-2A (из них 32 успешных) и шесть пусков H-2B (все успешные).

HTV (H-2 Transfer Vehicle), он же «Коунотори», — название японского автоматического транспортного корабля, предназначенного для снабжения МКС грузами и совершающего полёты с 10 сентября 2009 года (выполнено шесть миссий, по плану осталось три).

JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) — агентство, осуществляющее координацию работ по исследованию космического пространства в Японии.

Mercury — название первой американской пилотируемой космической программы, в ходе которой астронавты на одноместном корабле совершали околоземные полёты в 1961-1963 годах.

NASA (National Aeronautics and Space Administration) — государственное управление, осуществляющее координацию работ по авиации и исследованиям космического пространства в США.

New Glenn — название частично многоразовой ракеты-носителя тяжёлого класса, разрабатываемой компанией Blue Origin для коммерческих запусков и использования в лунной транспортной системе. Анонсирована в сентябре 2016 года, первый пуск планируется на 2020-2021 годы.

Orion MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) — название многофункциональных пилотируемых кораблей, разрабатываемых NASA в рамках программы Exploration и предназначенных для полётов астронавтов на МКС и за пределы низкой околоземной орбиты. Начало лётных испытаний намечено на 2019 год.

Skylab — название первой американской космической станции, на которой в 1973-1974 годах работали три экспедиции астронавтов.

SLS (Space Launch System) — название американского семейства ракет-носителей сверхтяжёлого класса, разрабатываемых NASA в рамках программы Exploration и предназначенных для запуска элементов космической инфраструктуры (включая пилотируемые корабли Orion) на отлётные траектории. Начало лётных испытаний намечено на 2019 год.

SpaceShipOne (SS1) — название экспериментального многоразового суборбитального ракетоплана, созданного фирмой Scaled Composites, который стал первым негосударственным пилотируемым аппаратом, преодолевшим линию Кармана и добравшимся до космоса. Теоретически должен был нести экипаж из трёх человек, фактически управлялся одним пилотом.

SpaceShipTwo (SS2) — название многоразового многоместного (два пилота и шесть пассажиров) суборбитального ракетоплана фирмы Virgin Galactic, предназначенного для осуществления коротких туристических путешествий в космос.

Space Shuttle, иначе STS (Space Transportation System) — серия американских многоразовых пилотируемых транспортных космических кораблей, созданных по заказу NASA и Министерства обороны по государственной программе и совершивших 135 миссий в околоземное космическое пространство в период с 1981 по 2011 год.

Starliner (CST-100) — название американского частично многоразового пилотируемого транспортного корабля, разрабатываемого компанией Boeing по контракту с NASA в рамках программы CCP. Начало лётных испытаний намечено на 2018 год.

ULA (United Launch Alliance) — «Объединённый пусковой альянс», совместное предприятие, созданное в 2006 году компаниями Lockheed Martin и Boeing для экономически эффективной эксплуатации ракет-носителей Delta IV и Atlas V.

Vega — название европейской ракеты-носителя лёгкого класса, разработанной в международной кооперации при решающем участии Италии (компания Avio) для выведения полезных грузов на околоземные орбиты и отлётные траектории. С 13 февраля 2012 года по 7 марта 2017 года выполнено девять миссий (все — успешно).

Vulcan — название перспективной американской ракеты, предназначенной для замены носителей Delta IV и Atlas V. Разрабатывается с 2014 года «Объединённым пусковым альянсом» ULA. Первый пуск планируется на 2019 год.

X-15 — американский экспериментальный ракетоплан, созданный фирмой North American по заказу NASA и Министерства обороны для изучения условий полёта на гиперзвуковых скоростях и входа в атмосферу крылатых аппаратов, оценки новых конструкторских решений, теплозащитных покрытий и психофизиологических аспектов управления в верхних слоях атмосферы. Построено три ракетоплана, которые в 1959—1968 годах совершили 191 полёт, поставив несколько мировых рекордов скорости и высоты (в том числе 22 августа 1963 года достигнута высота 107 906 м).

Абляция — процесс уноса массы с поверхности твёрдого тела потоком набегающего газа, сопровождаемый поглощением теплоты. Лежит в основе абляционной теплозащиты, предохраняя конструкцию от перегрева.

«Ангара» — название российского КРК, а также семейства одноразовых модульных ракет-носителей лёгкого, среднего и тяжёлого классов, предназначенных для выведения полезных грузов на околоземные орбиты и отлётные траектории. Первый пуск лёгкой ракеты «Ангара-1.2ПП» состоялся 9 июля 2014 года, первый пуск тяжёлого носителя «Ангара-А5» — 23 декабря 2014 года.

Апогей — наиболее удалённая от центра Земли точка орбиты спутника (естественного или искусственного).

Аэродинамическое качество — безразмерная величина, отношение подъёмной силы летательного аппарата к силе лобового сопротивления.

Баллистическая траектория — путь, по которому движется тело при отсутствии действия на него аэродинамических сил.

Баллистическая ракета — летательный аппарат, который после отключения двигателя и выхода за пределы плотных слоёв атмосферы летит по баллистической траектории.

«Восток» — название первого советского одноместного пилотируемого корабля, на котором космонавты совершали полёты в период с 1961 по 1963 год. Также — открытое наименование серии советских одноразовых ракет-носителей лёгкого класса, созданных на базе межконтинентальной баллистической ракеты Р-7 и использовавшихся в период с 1958 по 1991 год.

«Восход» — название многоместной модификации советского пилотируемого корабля «Восток», на которой космонавты совершили два полёта в 1964—1965 годах. Также — открытое наименование серии советских одноразовых ракет-носителей среднего класса, использовавшихся в период с 1963 по 1974 год.

Газовый ракетный двигатель (газовое сопло) — устройство, которое служит для преобразования в тягу потенциальной энергии сжатого рабочего тела (газа).

Гибридный ракетный двигатель (ГРД) — частный случай химического реактивного двигателя; устройство, использующее для создания тяги химическую энергию взаимодействия компонентов топлива, пребывающих в различном агрегатном состоянии (например, жидкий окислитель и твёрдое горючее). На таком принципе построены двигатели ракетопланов SpaceShipOne и SpaceShipTwo.

Гномон — астрономический инструмент в виде вертикальной стойки, позволяющий по наименьшей длине тени определить угловую высоту солнца на небе, а также направление истинного меридиана. Фотогномон с цветовой калибровочной шкалой служил для документирования образцов лунного грунта, собранного во время миссий Apollo.

ЕКА (Европейское космическое агентство) — организация, осуществляющая координацию деятельности европейских государств по изучению космического пространства.

Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) — частный случай химического реактивного двигателя; устройство, использующее для создания тяги химическую энергию взаимодействия жидких компонентов топлива, хранящихся на борту летательного аппарата.

Капсула — одно из названий бескрылого спускаемого аппарата искусственных спутников и космических кораблей.

Космический аппарат — общее название различных технических устройств, предназначенных для выполнения целевых задач в космическом пространстве.

Космический ракетный комплекс (КРК) — термин, характеризующий совокупность функционально связанных элементов (технического и стартового комплекса космодрома, измерительных средств космодрома, наземного комплекса управления космического аппарата, ракеты-носителя и разгонного блока), обеспечивающих выведение космического аппарата на целевую траекторию.

Линия Кармана — согласованная на международном уровне условная граница космоса, пролегающая на высоте 100 км (62 мили) над уровнем моря.

«Мир» — название модульной советской/российской орбитальной космической станции, которая летала в 1986-2001 годах, принимая многочисленные советские (российские) и международные экспедиции.

МКС (Международная космическая станция) — название пилотируемого комплекса, который был создан на околоземной орбите усилиями России, США, Европы, Японии и Канады для проведения научных исследований, связанных с условиями длительного пребывания человека в космическом пространстве. Англоязычная аббревиатура ISS (International Space Station).

Многоступенчатая (составная) ракета — устройство, у которого по мере израсходования топлива происходит последовательный сброс использованных и ненужных для дальнейшего полёта элементов конструкции (ступеней).

Мягкая посадка — касание космического аппарата поверхности планеты или другого небесного тела, при котором вертикальная скорость позволяет обеспечить сохранность конструкции и систем аппарата и/или комфортные условия для экипажа.

Наклонение орбиты — угол между плоскостью орбиты естественного или искусственного спутника и плоскостью экватора тела, вокруг которого обращается спутник.

Орбита — траектория (чаще всего эллиптическая), по которой одно тело (например, естественный спутник или космический аппарат) движется относительно центрального тела (Солнца, Земли, Луны и т.д.). В первом приближении околоземная орбита характеризуется такими элементами, как наклонение, высота перигея и апогея и период обращения.

Первая космическая скорость — наименьшая скорость, которую необходимо придать телу в горизонтальном направлении у поверхности планеты, чтобы оно вышло на круговую орбиту. Для Земли — примерно 7,9 км/с.

Перегрузка — векторная величина, отношение суммы силы тяги и/или аэродинамической силы к весу летательного аппарата.

Перигей — ближайшая к центру Земли точка орбиты спутника.

Период обращения — промежуток времени, в течение которого спутник совершает полный оборот вокруг центрального тела (Солнца, Земли, Луны и т. д.)

Пилотируемый транспортный корабль нового поколения (ПТК НП) «Федерация» — многоразовый четырёх-шестиместный корабль, разрабатываемый Ракетно-космической корпорацией «Энергия» для обеспечения доступа в космос с российский территории (с космодрома Восточный), доставки людей и грузов на орбитальные станции, полётов на полярную и экваториальную орбиту, исследования Луны и посадки на неё. Создаётся в рамках ФКП-2025, начало лётных испытаний намечено на 2021 год, первый пилотируемый полёт со стыковкой с МКС должен состояться в 2023 году.

«Прогресс» — название серии советских (российских) беспилотных автоматических кораблей для доставки топлива, грузов и припасов на космические станции «Салют», «Мир» и МКС. С 20 января 1978 года по 22 февраля 2017 года запущено 135 кораблей различных модификаций, из них 132 — успешно.

«Протон-М» — название российской одноразовой ракеты-носителя тяжёлого класса, предназначенной для выведения полезных грузов на околоземные орбиты и отлётные траектории. Создана на базе «Протона-К»; первый полёт данной модификации состоялся 7 апреля 2001 года. До 9 июня 2016 года выполнено 98 пусков, из них 9 полностью и 1 частично неудачных.

Разгонный блок (РБ), наиболее близкий по смыслу западный эквивалент — «верхняя ступень» (upper stage), — ступень ракеты-носителя, предназначенная для формирования целевой траектории космического аппарата. Примеры: Centaur (США), «Бриз-М», «Фрегат», ДМ (Россия).

Ракета-носитель — в настоящее время единственное средство выведения полезной нагрузки (спутника, зонда, космического корабля или автоматической станции) в космическое пространство.

Ракета-носитель сверхтяжёлого класса (РН СТК) — условное наименование российской опытно-конструкторской разработки, предназначенной для создания средства выведения элементов космической инфраструктуры (включая пилотируемые корабли) на отлётные траектории (к Луне и Марсу).

Различные предложения по созданию носителя сверхтяжёлого класса на базе модулей ракет «Ангара-А5В», «Энергия 1К» и «Союз-5». Графика В. Штанина

Ракетный двигатель твёрдого топлива (РДТТ) — частный случай химического реактивного двигателя; устройство, которое использует для создания тяги химическую энергию взаимодействия твёрдых компонентов топлива, хранящихся на борту летательного аппарата.

Ракетоплан — крылатый летательный аппарат (самолёт), использующий для разгона и/или полёта ракетный двигатель.

РД-180 — мощный маршевый жидкостный ракетный двигатель тягой 390 тс на уровне моря, работающий на кислороде и керосине. Создан российским НПО «Энергомаш» по заказу американской фирмы Pratt and Whitney для установки на носители семейства Atlas III и Atlas V. Серийно производится в России и поставляется в США с 1999 года.

Роскосмос — краткое название Федерального космического агентства (в период с 2004 по 2015 год, с 1 января 2016 года — госкорпорация «Роскосмос»), государственной организации, которая осуществляет координацию работ по изучению и освоению космического пространства в России.

«Салют» — название серии советских долговременных орбитальных станций, которые летали по околоземной орбите в период с 1971 по 1986 год, принимая советские экипажи и космонавтов из стран социалистического содружества (программа «Интеркосмос»), Франции и Индии.

«Союз» — название семейства советских (российских) многоместных пилотируемых кораблей для полётов по околоземной орбите. С 23 апреля 1967 года по 14 мая 1981 года 39 кораблей совершали полёт с экипажем на борту. Также — открытое название серии советских (российских) одноразовых ракет-носителей среднего класса, использовавшихся для запуска полезных нагрузок на околоземные орбиты с 1966 по 1976 год.

«Союз-ФГ» — название российской одноразовой ракеты-носителя среднего класса, которая с 2001 года доставляет корабли — пилотируемые (семейства «Союз») и автоматические («Прогресс») — на околоземную орбиту.

«Союз-2» — название семейства современных российских одноразовых ракет-носителей лёгкого и среднего класса, которые с 8 ноября 2004 года выводят различные полезные грузы на околоземные орбиты и отлётные траектории. В вариантах «Союз-ST» с 21 октября 2011 года запускается с европейского космодрома Куру во Французской Гвиане.

«Союз Т» — название транспортного варианта советского пилотируемого корабля «Союз», который с апреля 1978 года по март 1986 года совершил 15 пилотируемых полётов к орбитальным станциям «Салют» и «Мир».

«Союз ТМ» — название модифицированного варианта советского (российского) транспортного пилотируемого корабля «Союз», который с мая 1986 года по ноябрь 2002 года совершил 33 пилотируемых полёта к орбитальным станциям «Мир» и МКС.

«Союз ТМА» — название антропометрического варианта модификации российского транспортного корабля «Союз», созданного для расширения допустимого диапазона роста и веса членов экипажа. С октября 2002 года по ноябрь 2011 года совершил 22 пилотируемых полёта к МКС.

«Союз ТМА-М» — дальнейшая модернизация российского транспортного корабля «Союз ТМА», которая с октября 2010 года по март 2016 года выполнила 20 пилотируемых полётов к МКС.

«Союз МС» — окончательный вариант российского транспортного корабля «Союз», который совершил первую миссию к МКС 7 июля 2016 года.

Суборбитальный полёт — движение по баллистической траектории с кратковременным выходом в космическое пространство. При этом скорость полёта может быть как меньше, так и больше местной орбитальной (вспомним американский зонд Pioneer-3, имевший скорость выше первой космической, но всё равно упавший на Землю).

«Тяньгун» — название серии китайских орбитальных пилотируемых станций. Первая (лаборатория «Тяньгун-1») была запущена 29 сентября 2011 года.

«Шэньчжоу» — название серии современных китайских трёхместных пилотируемых космических кораблей для полётов по околоземной орбите. С 20 ноября 1999 года по 16 октября 2016 года запущено 11 кораблей, из них 7 — с космонавтами на борту.

Химический реактивный двигатель — устройство, в котором энергия химического взаимодействия компонентов топлива (окислителя и горючего) преобразуется в кинетическую энергию реактивной струи, создающей тягу.

Электрический ракетный двигатель (ЭРД) — устройство, в котором для создания тяги рабочее тело (обычно хранящееся на борту летательного аппарата) разгоняется с помощью внешнего подвода электрической энергии (нагрев и расширение в реактивном сопле либо ионизация и разгон заряженных частиц в электрическом (магнитном) поле).

Ионный электроракетный двигатель имеет малую тягу, но большую экономичность, обусловленную высокой скоростью истечения рабочего тела

Система аварийного спасения — совокупность устройств для спасения экипажа космического корабля в случае аварии ракеты-носителя, т. е. при возникновении ситуации, в которой невозможен вывод на целевую траекторию.

Скафандр — индивидуальный герметичный костюм, обеспечивающий условия для работы и жизнедеятельности космонавта в разрежённой атмосфере или в космическом пространстве. Различаются аварийно-спасательные и скафандры для внекорабельной деятельности.

Спускаемый (возвращаемый) аппарат — часть космического аппарата, предназначенная для спуска и посадки на поверхность Земли или другого небесного тела.

Специалисты группы поиска и спасения рассматривают спускаемый аппарат китайского зонда «Чанъэ-5-Т1», вернувшийся на Землю после облёта Луны. Фото CNSA

Тяга — реактивная сила, приводящая в движение летательный аппарат, на котором установлен ракетный двигатель.

Федеральная космическая программа (ФКП) — основной документ Российской Федерации, определяющий перечень основных задач в области гражданской космической деятельности и их финансирование. Составляется на десятилетие. Текущая ФКП-2025 действует в период с 2016 по 2025 год.

«Феникс» — название опытно-конструкторской работы в рамках ФКП-2025 по созданию ракеты-носителя среднего класса для использования в составе космических ракетных комплексов «Байтерек», «Морской старт» и РН СТК.

Характеристическая скорость (ХС, ΔV) — скалярная величина, характеризующая изменение энергии летательного аппарата при использовании ракетных двигателей. Физический смысл — скорость (измеряется в метрах в секунду), которую приобретёт аппарат, двигаясь по прямой только под действием силы тяги при определённых затратах топлива. Используется (в том числе) для оценки затрат энергии, потребных на выполнение ракетодинамических маневров (потребная ХС), либо располагаемой энергетики, определяемой бортовым запасом топлива или рабочего тела (располагаемая ХС).

Вывоз на старт ракеты-носителя «Энергия» с орбитальным кораблём «Буран»

«Энергия» — «Буран» — советский КРК с ракетой-носителем сверхтяжёлого класса и многоразовым крылатым орбитальным кораблём. Разрабатывался с 1976 года как ответ американской системе Space Shuttle. В период с мая 1987 года по ноябрь 1988 года совершил два полёта (с массогабаритным аналогом полезной нагрузки и с орбитальным кораблём соответственно). Программа закрыта в 1993 году.

ЭПАС (экспериментальный полёт «Аполлон» — «Союз») — совместная советско-американская программа, в ходе которой в 1975 году пилотируемые корабли «Союз» и Apollo совершили взаимный поиск, стыковку и совместный полёт по околоземной орбите. В США известна как ASTP (Apollo-Soyuz Test Project).

(КА), различные виды летательных аппаратов, оснащённых специальным оборудованием и предназначенных для полётов в космос или в космосе в научных, народнохозяйственных (коммерческих) и других целях (см. Космический полёт). Первый в мире космический аппарат был запущен в СССР 4 октября 1957, первый пилотируемый космический аппарат - корабль «Восток» под управлением гражданина СССР Ю.А.Гагарина - 12 апреля 1961.
Космические аппараты делятся на две основные группы: околоземные орбитальные аппараты - искусственные спутники Земли (ИСЗ); межпланетные космические аппараты, которые выходят за пределы сферы действия Земли - искусственные спутники Луны (ИСЛ), Марса (ИСМ), Солнца (ИСС), межпланетные станции и т.п. По основному назначению космические аппараты делятся на научно-исследовательские, испытательные и специализированные (последние 2 вида космических аппаратов называют также прикладными). Научно-исследовательские космические аппараты проводят комплекс научно-технических экспериментов, исследования медико-биологического характера, изучают космическую среду и явления природы, определяют характеристики и константы космического пространства, параметры Земли, других планет и небесных тел. Испытательные космические аппараты используются для проверки и отработки в условиях космического полёта элементов конструкции, систем агрегатов и блоков разрабатываемых образцов и способов их применения. Специализированные космические аппараты решают одну или несколько задач прикладного характера в народно-хозяйственных (коммерческих) или военных целях, например, связи и управления, разведки, навигации и т.д.
Конструкция космического аппарата может быть компактной (с постоянной конфигурацией при выводе на орбиту и в полёте), развёртываемой (конфигурация изменяется на орбите за счёт раскрытия отдельных элементов конструкции) и надувной (заданная форма на орбите обеспечивается за счёт наддува оболочки).
Различают лёгкие космические аппараты с массой в пределах от нескольких килограмм до 5 тонн; средние - до 15 тонн; тяжёлые - до 50 тонн и сверхтяжёлые - 50 тонн и более. По конструктивно-компоновочной основе космические аппараты бывают моноблочные, многоблочные и унифицированные. Конструкция моноблочного космического аппарата составляет единую и функционально неделимую базовую основу. Многоблочный космический аппарат выполнен из функциональных блоков (отсеков) и в конструктивном отношении допускает изменение назначения путём замены отдельных блоков (их наращивания) на Земле или на орбите. Базовая конструктивно-компоновочная основа унифицированного космического аппарата позволяет путём установки соответствующей аппаратуры создавать аппараты различного назначения.
По способу управления космические аппараты подразделяются на автоматические, пилотируемые (обитаемые) и комбинированные (посещаемые). Последние 2 типа называют также космическими кораблями (КК) или космическими станциями (КС). Автоматический космический аппарат имеет комплекс бортового оборудования, не требующего экипажа на борту и обеспечивающего выполнение заданной автономной программы. Пилотируемый космический аппарат предназначается для выполнения задач при участии человека (экипажа). Комбинированный космический аппарат - разновидность автоматического, конструкция которого предусматривает в процессе функционирования периодическое посещение его космонавтами для проведения научных, ремонтных, проверочных, специальных и других работ. Отличительная особенность большинства существующих и будущих типов космических аппаратов - способность к длительному самостоятельному функционированию в условиях космического пространства, для которого характерны глубокий вакуум, наличие метеорных частиц, интенсивная радиация и невесомость.
Космический аппарат включает корпус с конструктивными элементами, обеспечивающее оборудование и специальную (целевую) аппаратуру. Корпус космического аппарата является конструктивно-компоновочной основой для установки и размещения всех его элементов и соответствующей аппаратуры. Обеспечивающее оборудование автоматического космического аппарата предусматривает наличие следующих систем: ориентации и стабилизации, терморегулирования, энергопитания, командно-программной, телеметрии, траекторных измерений, управления и навигации, исполнительных органов и др. На обитаемых (пилотируемых) и посещаемых космических аппаратах, кроме того, имеются системы жизнеобеспечения, аварийного спасения и пр. Специальная (целевая) аппаратура космического аппарата может быть оптической, фотографической, телевизионной, инфракрасной, радиолокационной, радиотехнической, спектрометрической, рентгеновской, радиометрической, калориметрической, радиосвязи и ретрансляции и т.п. (смотрите также Бортовое оборудование космического аппарата).
Научно-исследовательские космические аппараты ввиду широкого круга решаемых вопросов разнообразны по массе, размерам, конструкции, типу используемых орбит, характеру оборудования и приборного оснащения. Масса их колеблется от нескольких килограмм до 10 тонн и более, высота орбит - от 150 до 400 000 километров. К автоматическим научно-исследовательским космическим аппаратам относятся советские искусственные спутники Земли серий «Космос», «Электрон», «Протон»; американские космические аппараты серий спутников-обсерваторий «Эксплорер», «OGO», «OSO», «ОАО» и др., а также автоматические межпланетные станции. Отдельные типы автоматических исследовательских космических аппаратов или средства их оснащения разработаны в ГДР, ЧССР, Австрии, Великобритании, Канаде, Франции, ФРГ, Японии и других странах.
Космические аппараты серии «Космос» созданы для исследований околоземного пространства, излучений Солнца и звёзд, процессов в магнитосфере Земли, изучения состава космических излучений и радиационных поясов, флюктуации ионосферы и распределения метеорных частиц в околоземном пространстве. Ежегодно запускается несколько десятков космических аппаратов этой серии. К середине 1977 было запущено более 930 космических аппаратов «Космос».
Космические аппараты серии «Электрон» предназначены для одновременного изучения внешнего и внутреннего радиационных поясов и магнитного поля Земли. Орбиты эллиптические (высота перигея 400- 460 километров, апогея - 7000-68 000 километров), масса космического аппарата 350-445 килограмм. Одной ракетой-носителем (РН) одновременно выводятся на эти орбиты 2 космических аппарата, различные по составу научной аппаратуры, размерам, конструкции и форме; они образуют космическую систему.
Космические аппараты серии «Протон» использовались для комплексного изучения космических лучей и взаимодействий частиц сверхвысоких энергий с веществом. Масса космического аппарата 12-17 тонн, относительная масса научной аппаратуры 28-70%.
Космический аппарат «Эксплорер» - один из американских автоматических исследовательских космических аппаратов. Масса его в зависимости от решаемой задачи колеблется от нескольких килограмм до 400 килограмм. С помощью этих космических аппаратов измеряется интенсивность космического излучения, изучаются солнечный ветер и магнитные поля в районе Луны, исследуются тропосфера, верхние слои атмосферы Земли, рентгеновское и ультрафиолетовое излучения Солнца и т.д. Всего было осуществлено 50 запусков.
Космические аппараты серии спутников-обсерваторий «OGO», «OSO», «ОАО» имеют узкоспециализированное назначение. Космические аппараты «OGO» используются для геофизических измерений и, в частности, для исследования влияния солнечной активности на физические параметры околоземного пространства. Масса 450-635 килограмм. Космические аппараты «OSO» применялись для исследования Солнца. Масса 200-1000 килограмм, относительная масса научной аппаратуры 32-40%. Назначение космического аппарата «ОАО» - вести астрономические наблюдения. Масса 2000 килограмм.
Автоматические межпланетные станции (АМС) используются для полёта к другим небесным телам и изучения межпланетного космического пространства. С 1959 запущено свыше 60 автоматических межпланетных станций (к середине 1977): советские автоматические межпланетные станции серий «Луна», «Венера», «Марс», «Зонд»; американские автоматические межпланетные станции серий «Маринер», «Рейнджер», «Пионер», «Сервейер», «Викинг» и др. Эти космические аппараты позволили расширить познания о физических условиях Луны, ближайших планет Солнечной системы - Марса, Венеры, Меркурия, получить комплекс научных данных о свойствах планет и межпланетного пространства. В зависимости от назначения и решаемых задач в состав бортового оборудования автоматические межпланетные станции могут входить различные автоматические управляемые агрегаты и устройства: самодвижущиеся исследовательские аппараты, оборудованные необходимым комплексом средств (напр., аппараты типа «Луноход»), манипуляторы и т.п. (см. Космонавтика).
Испытательные космические аппараты . В Советском Союзе в качестве автоматических испытательных космических аппаратов используются различные модификации космических аппаратов «Космос», в США - спутники типа «OV», «ATS», «GGTS», «Додж», «TTS», «SERT», «RW» и др. С помощью космических аппаратов серии «Космос» были исследованы характеристики и возможности систем терморегулирования и обеспечения жизнедеятельности пилотируемых космических аппаратов, отработаны процессы автоматической стыковки спутников на орбите, способы защиты элементов космического аппарата от излучений. Пилотируемые и комбинированные (посещаемые) исследовательские космические аппараты предназначены для проведения медико-биологических, физико-химических и внеатмосферных астрономических исследований, исследований космической среды, изучения атмосферы Земли, её природных ресурсов и т.п. К середине 1977 осуществлено 59 запусков пилотируемых и посещаемых космических аппаратов. Это советские космические корабли (КК) и космические станции (КС) серий «Восток», «Восход», «Союз», «Салют», американские - серий «Меркурий», «Джемини», «Аполлон», «Скайлэб».
Специализированные космические аппараты народно-хозяйственного (коммерческого) назначения служат для метеорологических наблюдений, связи и исследования природных ресурсов. Удельный вес этой группы к середине 70-х годов составил около 20% всех запускаемых космических аппаратов (исключая военные). Ежегодный экономический выигрыш от применения глобальной метеорологической системы, использующей космические аппараты и обеспечивающей двухнедельный прогноз, может составлять, по некоторым оценкам, около 15 миллиардов долларов.
Метеорологические космические аппараты используются для получения в глобальном масштабе информации, с помощью которой составляются надёжные долгосрочные прогнозы. Применение одновременно нескольких космических аппаратов с телевизионной и инфракрасной (ИК) аппаратурой позволяет непрерывно наблюдать за распределением и перемещением облачности по земному шару, формированием мощных воздушных вихрей, ураганов, штормов, обеспечивать контроль за тепловым режимом земной поверхности и атмосферы, определять вертикальный профиль температуры, давления и влажности, а также другие факторы, имеющие важное значение для составления прогноза погоды. К метеорологическим космическим аппаратам относятся аппараты типа «Метеор» (СССР), «Тирос», «ESSA», «ITOS», «Нимбус» (США).
Космический аппарат типа «Метеор» предназначен для получения комплексной метеоинформации в видимом и инфракрасном (ИК) диапазонах спектра как с освещённой, так и с теневой стороны Земли. Снабжён трёхосной электромеханической системой ориентации корпуса, автономной системой ориентации солнечных батарей, системой терморегулирования, комплексом средств управления. Специальной аппаратура включает телевизионные и ИК-камеры, комплекс актинометрических приборов сканирующего и несканирующего типа.
Американский космический аппарат типа «Тирос» предназначен для регистрации ИК-излучений. Стабилизируется вращением. Диаметр 1 метр, высота 0,5 метра, масса 120-135 килограмм. Специальная аппаратура - телевизионные камеры и датчики. Хранение полученной информации до момента передачи её на Землю осуществляется магнитным запоминающим устройством. К середине 1977 запущено 10 космических аппаратов типа «Тирос».
Космический аппарат типа «ESSA» и «ITOS» - разновидности метеорологических космических аппаратов. Масса «ESSA» 148 килограмм, «ITOS» 310-340 килограмм. К середине 1977 запущено 9 космических аппаратов «ESSA» и 8 космических аппаратов «ITOS».
Космический аппарат типа «Нимбус» - экспериментальный метеорологический космический аппарат для лётных испытаний бортового оборудования. Масса 377-680 килограмм.
Связные космические аппараты осуществляют ретрансляцию радиосигналов земных станций, расположенных за пределами прямой видимости. Минимальная дальность между станциями, при которой ретрансляция информации с помощью связных космических аппаратов экономически целесообразна, составляет 500-1000 километров. По способу ретрансляции информации связные космические системы подразделяются на активные с использованием космических аппаратов, переизлучающих с помощью бортовой аппаратуры принятый сигнал («Молния», «Радуга» - СССР, «Синком» - США, международные «Интелсат» и другие), и пассивные (американские «Эхо» и другие)
Космические аппараты типа «Молния» ретранслирует телевизионные программы и осуществляет дальнюю телефонную и телеграфную связь. Масса 1600 килограмм. Запускается на сильно вытянутые эллиптические орбиты с высотой апогея 40000 километров над Северным полушарием. Оборудован мощной многоканальной системой ретрансляции.
Космический аппарат типа «Радуга» (международный регистрационный индекс «Стационар-1») предназначен для обеспечения в сантиметровом диапазоне волн непрерывной круглосуточной телефонно-телеграфной радиосвязи и одновременной передачи цветных и черно-белых программ центрального телевидения СССР. Выводится на близкою к геостационарной круговую орбиту. Снабжен бортовой ретрансляционной аппаратурой. Космические аппараты типа «Молния» и «Радуга» входят в состав системы дальней космической радиосвязи «Орбита ».
Космический аппарат типа «Интелсат» служит целям коммерческой связи. Регулярно эксплуатируется с 1965 Существует в четырех модификациях, отличающихся возможностями ретрансляционной системы. «Интелсат-4» - стабилизируемый вращением аппарат цилиндрической формы Масса после выгорания топлива 700 килограмм, диаметр 2,4 метра, высота (включая антенный блок) 5,3 метра. Имеет 3000-9000 каналов ретрансляционной связи. Расчетная продолжительность оперативною использования космического аппарата не менее 7 лет. К середине 1977 произведен 21 запуск космических аппаратаов «Интелсат» различных модификаций.
Космический аппарат типа «Эхо» - длительно существующий пассивный связной космический аппарат. Представляет собой тонкостенную надувною сферическую оболочку с наружным отражающим покрытием. С 1960 по 1964 в США произведено 2 запуска космических аппаратов этого типа.
Космические аппараты для исследования природных ресурсов Земли позволяют получать информацию о природных условиях материков и океанов, флоре и фауне Земли, результатах деятельности человека Информация используется в интересах решения задач лесного и сельского хозяйства, геологии, гидрологии, геодезии, картографии, океанологии и т.п. Развитие этого направления относится к началу 70-х годов. Первый космический аппарат для исследования природных ресурсов Земли типа «ERTS» запущен в США в 1972. Исследование природных ресурсов Земли производится также с помощью специального комплекса приборов на космических аппаратах «Салют» (СССР) и «Скаилэб» (США).
Космический аппарат типа «ЕRTS» создан на базе искусственного спутника Земли «Нимбус». Масса 891 килограмм. Специальная аппаратура состоит из 3 телевизионных камер, 4-капального телевизионного спектрометра с оптико-механическим сканированием, двух устройств видеозаписи и системы приема данных от земных станции. Разрешающая способность камер 50 метров с высоты 920 километров. Расчетная продолжительность оперативного использования 1 год.
За рубежом, главным образом в США, создан ряд специализированных космических аппаратов, широко используемых в военных целях. Такие космические аппараты подразделяются на разведывательные, навигационные, связи и управления, многоцелевые. Разведывательные космические аппараты ведут фотографическую, радиотехническую, метеорологическую разведку, обнаруживают пуски межконтинентальных баллистических ракет (МБР), контролируют ядерные взрывы и т.п. Фотографическая разведка проводится в США с 1959 космических аппаратов типа «Дискаворер». Детальная фоторазведка с помощью космического аппарата «Самос» ведется с 1961. Всего к середины 1977 запущено 79 таких космических аппаратов. «Самос» выполнен в виде контейнера с разведывательным оборудованием, состыкованного со второй ступенью ракеты носителя «Аджена». Космические аппараты «Самос» запускались на орбиты с наклонением 95-110° и высотой в перигее 130-160 километров, в апогее 450 километров. Срок оперативного использования - до 47 суток.
Для периодического наблюдения за изменениями на местности, предварительной разведки строительства объектов, выявления обстановки в Мировом океане, картографирования Земли и выдачи целеуказаний для средств детальной разведки служат космические аппараты обзорной фоторазведки. Они запускались США до середины 1972. Их рабочие орбиты имели наклонение 65-100°, высоту в перигее 160-200 километров, в апогее до 450 километров. Срок оперативного использования от 9 до 33 суток. Космические аппараты могли маневрировать по высоте с целью выхода на необходимые объекты или в район разведки. Два фотоаппарата производили съемку широкой полосы местности.
Радиотехническая разведка ведётся в США с 1962 космического аппарата типа «Феррет», предназначенными для предварительной разведки радиотехнических систем в широком диапазоне частот. Масса космического аппарата около 1000 килограмм. Они запускаются на орбиты с наклонением около 75°, высотой 500 километров. Бортовые спецприёмники и анализаторы позволяют определять основные параметры радиотехнических средств (РТС): несущую частоту, длительность импульсов, режим работы, местоположение и структуру сигнала. Космические аппараты детальной радиотехнической разведки массой 60-160 килограмм определяют параметры отдельных радиотехнических средств. Эксплуатируются на тех же высотах и орбитах с наклонением в пределах 64-110°.
В интересах военного ведомства США используются метеорологические космические аппараты «Торос», «Нимбус», «ESSA», «ITOS» и др. Так, США применяли космические аппараты для метеообеспечения военных действий во Вьетнаме в 1964-73. Данные об облачности учитывались американским военным командованием при организации боевых вылетов авиации, планировании сухопутных и морских операций, маскировке авианосцев от вьетнамской авиации в районах, над которыми образовывалась густая облачность, и т.п. С 1966 до середины 1977 в США запущено 22 космических аппарата этих типов. Метеорологические космические аппараты США моделей «5В», «5С», «5D» оборудованы двумя телевизионными камерами для съёмки облачности в видимом диапазоне спектра с разрешением 3,2 и 0,6 километра, двумя каморами для съёмки в ИК-диапазоне с тем же разрешением и приборами для измерения температур вертикального профиля атмосферы. Существуют также специальные космические аппараты метеорологической продразведки, сообщающие данные о состоянии облачности в районах, которые подлежат съёмке фоторазведывательными космическими аппаратами.
Космические аппараты раннего обнаружения запусков МБР начали создаваться в США в конце 50-х годов (типа «Мидас», которые с 1968 были заменены космическими аппаратами типа «IS»).
Космические аппараты типа «Мидас» оснащались детекторами ИК-излучений для обнаружения факелов двигателей МБР на средней части активного участка траектории. Выводились на полярные орбиты высотой 3500-3700 километров. Масса на орбите 1,6-2,3 тонн (вместе с последней ступенью ракеты носителя).
Космические аппараты типа «IS» служат для обнаружения факелов МБР, запускаемых с наземных стартовых установок и подводных лодок. Выводились на орбиты, близкие к синхронным, высотой, как правило, 32 000 - 40 000 километров с наклонением около 10°. Конструктивно космические аппараты выполнены в виде цилиндра диаметром 1,4 метра, длиной 1,7 метра. Полная масса 680-1000 килограмм (после выгорания топлива около 350 килограмм). Возможный состав специальной аппаратуры - детекторы ИК- и рентгеновского излучения, а также телевизионные камеры.
Космические аппараты контроля ядерных взрывов разрабатываются в США с конца 50-х годов. С 1963 по 1970 запущено 6 пар космических аппаратов типа «NDS» на круговые орбиты высотой около 110 000 километров с наклонением 32-33°. Масса космических аппаратов типа «NDS» первых пар 240 килограмм, последних - 330 килограмм. Космические аппараты оснащены комплексом специальной аппаратуры для регистрации ядерных взрывов на различных высотах и на Земле, стабилизируются вращением. Срок оперативного использования около 1,5 года. В связи с созданном многоцелевого космического аппарата типа «IMEWS» запуски космических аппаратов «NDS» с начала 70-х годов прекращены.
Навигационные космические аппараты используются для навигационного обеспечения боевого патрулирования подводных лодок, надводных кораблей и других подвижных единиц. Эксплуатационная спутниковая система для определения координат боевых кораблей с точностью 180-990 метров состоит из 5 космических аппаратов, заменяемых по мере выхода из строя новыми. Орбиты функционирования - полярные, высотой 900-1000 километров.
Космические аппараты связи и управления регулярно эксплуатируются с 1966. В США к середине 1977 было запущено 34 космических аппарата типов «DCP», «DSCS-2» и др.
Космические аппараты серии «DCP» решают задачи военной связи. Одна ракета носитель выводит до 8 космических аппаратов на орбиты высотой 33 000 - 34 360 километров с малым наклонением (до 7,2°). Всего было запущено 26 космических аппаратов. Конструктивно космические аппараты массой 45 килограмм выполнен в виде многогранника высотой 0,77 метра и диаметром 0,81 - 0,91 метра. На орбите стабилизируется вращением со скоростью 150 об/мин. Бортовой приёмопередатчик имеет до 11 дуплексных телефонных каналов. Космические аппараты «DSCS-2» решают задачи связи в интересах командования вооруженных сил США, а также тактической связи между войсковыми подразделениями в пределах ТВД.
Многоцелевые космические аппараты военного назначения служат для раннего предупреждения о ракетном нападении, обнаружения ядерных взрывов и решения других задач. В США с 1974 разработана система «Сьюз» с использованием космических аппаратов «IMEWS» для ведения комплексной разведки. Многоцелевой космический аппарат типа «IMEWS» обеспечивает решение 3 задач: раннего обнаружения запусков межконтинентальных баллистических ракет и слежения за ними; регистрации ядерных взрывов в атмосфере и на поверхности Земли; глобальной мстеорологической разведки. Масса около 800 килограмм, конструктивно исполнен в виде цилиндра, переходящего в конус (длина примерно 6 метров, максимальный диаметр около 2,4 метра). Запускается на синхронные орбиты высотой около 26 000 - 36 000 километров и периодом обращения около 20 часов. Оснащён комплексом специальной аппаратуры, основой которого являются ИК- и телевизионные средства. ИК-детектор, встроенный в телескоп, регистрирует факелы ракет.
К многоцелевым относится также космический аппарат типа «LASP»; предназначен в основном для ведения обзорной и детальной фоторазведки стратегических объектов и картографирования земной поверхности. С 1971 до середины 1977 запущено 13 таких космических аппаратов на солнечносинхронные орбиты высотой в перигее 150-180, в апогее 300 километров.
Разработка космических аппаратов и их использование для космических исследований оказали значительное влияние на общий научно-технический прогресс, на развитие многих новых областей прикладных наук и техники. Космические аппараты нашли широкое практическое применение в народном хозяйстве. К середине 1977 всего было выведено более 2000 космических аппаратов различных типов, в том числе советских более 1100, иностранных около 900, к этому времени постоянно находилось на орбитах порядка 750 космических аппаратов.
Литература: Освоение космического пространства в СССР. [Официальные сообщения печати за 1957-1975] M., 1971 - 77; Зайцев Ю.П. Спутники «Космос» М., 1975; Конструирование научной космической аппаратуры. М., 1976, Ильин В.А, Кузмак Г.Е. Оптимальные перелеты космических аппаратов с двигателями большой тяги. M , 1976, Одинцов В.А., Анучин В.М. Маневрирование в космосе. M , 1974; Коровкин А.С. Системы управления космических аппаратов. М., 1972; Космические траекторные измерения. M , 1969, Инженерный справочник по космической технике. Изд 2-е. M , 1977. Орбиты сотрудничества Международной связи СССР в исследовании и использовании космического пространства. М., 1975, Пилотируемые космические корабли. Проектирование и испытания. Пер. с англ. М., 1968. А.М.Беляков, Е.Л.Палагин, Ф.Р.Ханцеверов.