Космонавтика это наука, включающая теорию и практику. Сюда относятся космическая техника и навигация в космическом пространстве.

В 1903 г. русский ученый Константин Эдуардович Циолковский (1857—1935) создал теорию реактивного движения — основу современной ракетно-космической техники. Он предложил принципиально новое ракетное топливо — смесь сжиженных кислорода и водорода — и разработал принцип работы многоступенчатой ракеты.

Запуск первой ракеты

Первый запуск ракеты, работающей на жидком топливе, в 1926 г. произвел американский ученый Роберт Годдард (1882—1945). Сжиженные газы поступали в камеру сгорания, где, смешиваясь в определенных пропорциях, превращались в смесь, способную при горении создать реактивную тягу. За 2,5 с полета ракета пролетела 56 м и поднялась на рекордную для того времени высоту — 13 м.

Зловещая фау-2

В конце 30-х годов XX в. в фашистской Германии под руководством ученых Германа Юлиуса Оберта (1894—1989) и Вернера фон Брауна (1912—1977) началась активная разработка ракет. В результате была создана первая баллистическая ракета V-2 — «Фау-2» (по-немецки «V» читается как «фау»).

Ракета массой около 13 т и длиной 14 м могла везти 1000 кг груза на расстояние 320 км. Способность набирать высоту 160 км сделала V-2 первой ракетой, достигшей космоса. Однако использовались эти ракеты не для исследований космического пространства, а как мощное оружие, способное разрушать целые города.

Начало космической эры

4 октября 1957 г. в Советском Союзе был осуществлен запуск первого искусственного спутника Земли — «Спутник-1», возвестившего начало космической эры человечества. Для вывода его в космическое пространство была использована ракета-носитель, разработанная коллективом советских ученых под руководством конструктора Сергея Павловича Королева (1907—1966).

Скорость движения спутника достигала почти 8 км/с, что позволяло ему облетать нашу планету за полтора часа. В течении 21 дня «Спутник-1» бесперебойно передавал на Землю информацию, и сделав 1440 оборотов, 4 января 1958 г. сошел с орбиты и сгорел в атмосфере Земли.

Четвероногие космонавты

19 августа 1960 г. в Советском Союзе был осуществлен запуск космического корабля с животными на борту. Космическими пассажирами стали две собаки — Белка и Стрелка. Они не только посетили космическое пространство, но и благополучно вернулись на Землю, сделав 18 витков вокруг планеты.

В рамках американской программы «Меркурий» 31 января 1961 г. в космос летала шимпанзе по кличке Хэм. В США она почиталась не меньше, чем собаки Белка и Стрелка в СССР.

Первый полет человека в космос

12 апреля 1961 г. в Советском Союзе был осуществлен первый в мире полет человека в космическое пространство. Космический корабль «Восток» при общей массе 4,7 т выводился на орбиту с помощью трехступенчатой ракеты-носителя, также получившей название «Восток». Полная стартовая масса космического комплекса составляла 287 т.

Первым человеком, полетевшим в космос, стал Юрий Алексеевич Гагарин (1934—1968). Космический корабль вышел на орбиту Земли, совершил один виток вокруг нее и в тот же день благополучно возвратился на Землю. Первое «кругосветное путешествие» продолжалось 108 мин.

Удачное приземление

Корабли серии «Восток» состояли из двух основных отсеков: спускаемого аппарата и приборного отсека. Спускаемый аппарат с кабиной космонавта был сделан в форме шара диаметром 2,3 м и имел массу 2,4 т. Космонавт весь полет находился в полулежачем положении.

При возвращении на Землю приборный отсек отсоединялся от спускаемого аппарата и сгорал, не долетая до поверхности планеты. Капсула с космонавтом, надежно защищенная специальной жаростойкой оболочкой, беспрепятственно продолжала свой путь к Земле. На высоте около 7 км космонавт покидал капсулу и опускался на парашюте.

Три витка вокруг земли

В США подготовка к пилотируемому полету проходила по программе «Меркурий», которая началась в 1958 г. Вначале, как и в СССР, проводились только беспилотные полеты. 20 февраля 1962 г. астронавт Джон Гленн (1921) на корабле «Меркурий-6» совершил орбитальный полет вокруг Земли. В ходе полета, который длился 4 ч 55 мин, астронавт совершил три витка вокруг Земли.

Покорение луны

В 1959 г. начался «штурм» Луны, и в сторону спутника нашей планеты стартовала советская автоматическая станция «Луна-1». Пройдя на расстоянии в 6 тыс. км от Луны, станция преодолела земное тяготение и стала первым искусственным спутником в Солнечной системе.

В 1959 г. аппарат «Луна-3», облетев по очень вытянутой орбите вокруг Земли и Луны, сфотографировал оборотную сторону Луны. Так люди впервые увидели «спину» спутника своей планеты. Дело в том, что период обращения Луны вокруг Земли по времени совпадает с ее одним оборотом вокруг собственной оси, поэтому Луна всегда повернута к Земле одной и той же стороной.

В 1966 г. станция «Луна-9» совершила первую мягкую посадку на Луну. В результате этого эксперимента было доказано, что ее поверхностный покров достаточно прочен, чтобы выдержать нагрузку, возникающую при опускании космического аппарата.

Установленная в верхней части посадочного аппарата телевизионная камера начала круговую съемку лунного пейзажа. Изображение передавалось на Землю и уже на следующий день заняло первые страницы всех газет мира.

Луноходная экспедиция

17 ноября 1970 г. советская автоматическая станция «Луна-17» доставила на лунную поверхность аппарат «Луноход-1».

Масса первого лунохода составляла 756 кг, длина — 4,42 м, ширина — 2,15 м, высота — 1,92 м. Невысокие, хрупкие с виду колеса несли на себе большой тяжелый контейнер с приборами. Но ведь на Луне все весит в шесть раз меньше, чем на Земле. «Глазами» передвижной автоматической станции являлись телекамеры. Фиксируя каждый сантиметр лунной поверхности, они передавали изображение на Землю людям, управляющим луноходом.

В сентябре 1970 г. советская автоматическая станция «Луна-16» совершила мягкую посадку на спутник Земли и взяла пробу грунта. Проведя на поверхности Луны целые сутки, возвращаемый аппарат «Луны-16» доставил на Землю 100 г лунного грунта.

Аполлон — корабль для путешествия на луну

В 1967 г. в США приступили к реализации космической программы «Аполлон», предусматривающей полет человека на Луну.

Космический корабль «Аполлон» состоял из трех основных модулей. Модуль управления был рассчитан на трех астронавтов. В нем жили члены экипажа, хранилось различное научное оборудование и запасы.

К модулю управления был прикреплен технический модуль, в котором находился основной двигатель, энергетическая установка и системы жизнеобеспечения экипажа. При возвращении с Луны модуль управления с астронавтами внутри отсоединялся от технического модуля и самостоятельно возвращался на Землю.

Третьей частью «Аполлона» был лунный модуль. Он предназначался для доставки двух астронавтов на поверхность Луны. Для выхода астронавтов модуль имел герметический люк и спускающуюся платформу в виде лестницы.

Первые гости луны

Честь совершить первую в истории человечества прогулку по Луне выпала экипажу «Аполлон-11», в составе Нила Армстронга, Эдвина Олдрина и Майкла Коллинза. Старт космического корабля состоялся 16 июля 1969 г. Первым на поверхность Луны ступил астронавт Нил Армстронг.

Автомобиль для лунного бездорожья

С июля 1969 г. по декабрь 1972 г. в США было осуществлено шесть успешных экспедиций на Луну. На поверхности спутника Земли побывало 12 астронавтов. Общее время, проведенное на Луне, равно 12,5 суток.

В трех заключительных экспедициях на Луну («Аполлон-15», 16, 17) для перемещения по поверхности американские астронавты использовали электрический автомобиль, сконструированный специально для поездок в условиях лунного бездорожья.

Солнечная энергия для лунного «Салюта»

В 1971 г. в СССР была отправлена в космос первая орбитальная станция «Салют-1». Ее масса равнялась 18,6 т. Длина цилиндрической части составляла всего 13,1 м, а максимальный диаметр немногим превышал 4 м. Для обеспечения станции электроэнергией к ее корпусу прикреплялись две секции панелей солнечных батарей размахом 10 м и площадью 33 м².

Небесная лаборатория

14 мая 1973 г. на орбиту была выведена американская орбитальная станция «Skylab» («Небесная лаборатория»). По сравнению с «Салютом» «Skylab» была значительно вместительнее. Блок станции имел длину 14,6 м при диаметре 6,6 м. Общая длина станции достигала 25 м, а масса — 83 т.

Орбитальные станции второго поколения

Начиная с 1977 г. в Советском Союзе начали выпускать орбитальные станции второго поколения. Они имели длину 14,4 м и максимальный диаметр 4,2 м. Масса станции составляла почти 20 т. Солнечные панели усовершенствованной станции имели размах 17 м и площадь 60 м². Для маневрирования на орбите на станции был установлен специальный двигатель.

Орбитальная станция «Мир»

В 1986 г. был выведен в космическое пространство базовый блок десятой по счету орбитальной станции Советского Союза «Мир». Весь комплекс весил около 150 т и состоял из базового блока, пяти вспомогательных модулей — «Квант», «Квант 2», «Кристалл», «Спектр», «Природа» — и стыковочного порта. Общий размер станции был равен 33 на 27 м.

Международный космический дом

В 1998 г. специалистами США и России было начато строительство огромного космического дома. Проект, получивший название «Международная космическая станция» — МКС, — стал международным после того, как к нему присоединилось Европейское космическое агентство, членами которого являются 14 стран.

Как считают специалисты, после полного завершения сборки МКС это грандиозное космическое сооружение, имеющее размер футбольного поля, превратится в настоящую орбитальную гостиницу и будет иметь массу более 450 т и солнечные панели площадью более 4000 м².

Космический челнок

В 1972 г. в США было официально объявлено о начале разработки принципиально нового космического аппарата. В результате 12 апреля 1981 г. был осуществлен запуск первой многоразовой космической системы, получившей название «Space Shuttle» («Космический челнок»).

Практически все используется многократно

Конструктивно многоразовый транспортный космический комплекс серии «Space Shuttle» состоит из трех частей: двух твердотопливных ускорителей, фактически являющихся первой ступенью ракеты-носителя, внешнего топливного бака и орбитального корабля. Комплекс построен так, что только внешний топливный бак используется один раз, а конструкция всех остальных блоков позволяет использовать их многократно.

Орбитальный «самолет»

Орбитальный корабль представляет собой летательный аппарат, по форме напоминающий самолет с треугольными крыльями. Длина корабля достигает 37 м а размах крыльев — 23,8 м. Его стартовая масса в зависимости от количества полезного груза составляет от 85 до 114 т.

Первый и последний «Буран»

В Советском Союзе программа по созданию крылатого орбитального корабля многоразового использования получила название «Буран». Первый испытательный запуск беспилотного варианта корабля состоялся 15 ноября 1988 г. После двух витков вокруг Земли полет завершился успешной автоматической посадкой. К сожалению, первый полет стал одновременно и последним. Работы на орбите «Бурану» не нашлось, а запуски его оказались очень дорогими.

Полностью окупают себя

В наши дни спутники являются практически самой ценной составляющей космической программы любой страны. Их запуски коммерчески оправдывают себя, поскольку без спутников немыслима работа ни системы космической навигации, ни экстренного оповещения судов и самолетов об авариях и катастрофах. Невозможна без спутников и ретрансляция теле- и радиопрограмм, работа радиотелефонов.

Многоликие спутники

На метеорологических спутниках устанавливается оборудование, позволяющее получать информацию о распределении и температуре облачного покрова, тепловом излучении поверхности суши и моря, скорости ветра и влажности.

Навигационные спутники используются кораблями, самолетами, ракетами и наземными транспортными средствами для определения местоположения, высоты и скорости, например, с помощью глобальной системы позиционирования GPS.

Спутники связи обеспечивают телефонную связь, телевещание и передачу данных по всему миру. В настоящее время над Землей летает множество таких спутников, что позволяет одновременно вести миллионы телефонных разговоров, а также транслировать тысячи радио- и телеканалов.

Поставленные задачи определяют высоту

Орбита спутника во многом зависит от поставленных перед ним задач. Спутники связи, например, всегда находятся на высокой, геостационарной орбите, на расстоянии 36 000 км от экватора. Научные спутники, напротив, располагаются на очень низкой околоземной орбите. По соседству с ними находятся и навигационные спутники.