Освоение космоса человеком
Освоение космоса — одна из ярчайших страниц истории человечества.
После запуска первых искусственных спутников и первых пилотируемых полетов по околоземным орбитам, людей в самых отдаленных уголках планеты охватило чувство общности и гордости. Они восхищались могуществом человеческого разума и были потрясены величием Вселенной, которая словно вплотную приблизилась к Земле. Но лишь немногие в ту пору догадывались о том, какие великие перемены несет космонавтика сложившемуся веками укладу жизни, как глубоко она войдет в жизнь буквально каждой семьи.
Современный информационный мир немыслим без космических систем связи, исследовательских космических аппаратов, буквально каждый новый шаг в развитии современных технологий связан с открытиями, сделанными при исследовании Вселенной.
Больше века назад основоположник теоретической космонавтики К. Циолковский писал: «Земля есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели...» Пока еще космонавтика делает первые шаги. Кое-кто даже считает, что исследование космоса обходится слишком дорого, и эти деньги лучше вложить в земную экономику.
Космический корабль
Космический корабль — это пилотируемый аппарат, предназначенный для выполнения полетов людей в космическом пространстве. Он обеспечивает также доставку людей в космос и безопасное их возвращение на Землю (или на иные планеру, спутник, космическую станцию).
Первым пилотируемым космическим кораблем стал советский «Восток-1», на котором Юрий Гагарин совершил первый полноценный космический полет, облетев Землю с первой космической скоростью.
В отличие от беспилотных аппаратов, одной из основных задач при конструировании космических кораблей стало создание безопасной, надежной и точной системы возвращения экипажа на Землю. Также космический корабль обязательно должен быть оснащен системой жизнеобеспечения экипажа. Одним из самых удачных проектов, созданных с учетом этих требований, стал космический корабль «Союз».
Одной из главных составляющих космического корабля является спускаемый аппарат. Он должен благополучно доставить космонавтов и оборудование с орбиты на Землю. Спускаемые аппараты могут быть пилотируемыми.
Первые полет в космос
Имя гражданина СССР Юрия Гагарина известно большинству землян. 12 апреля 1961 г. был начат отсчет космической эры человечества — на корабле «Восток» стартовал первый космонавт.
Полет Юрия Гагарина продолжался 1 час 48 минут. После одного витка вокруг Земли спускаемый аппарат корабля совершил посадку в Саратовской области. На высоте нескольких километров Гагарин катапультировался и совершил мягкую посадку на парашюте недалеко от спускаемого аппарата.
Первому космонавту планеты было присвоено звание Героя Советского Союза, а день его полета стал национальным праздником — Днем космонавтики.
Фото Гагарина облетело весь мир, международный престиж СССР невероятно возрос. Да и сам по себе первый в истории полет человека в космос имел огромное научное и практическое значение.
До сегодняшнего дня в космосе побывали 431 землянин из 32 стран. Космическими рекордсменами по-преж нему остаются россияне. Больше всего времени за пределами Земли провел космонавт Сергей Авдеев — 747 суток и 14 часов. В открытом космосе побывали 149 человек. Рекорд пребывания за бортом космического корабля принадлежит американцам Джеймсу Воссу и Сьюзен Хелмс, которые при монтаже Международной космической станции находились в открытом пространстве 8 ч 56 мин.
Зоопарк на орбите
Но задолго до полета Гагарина в космосе побывали различные животные. Ученым-космобиологам требовались данные о том, как функционируют живые организмы в условиях больших перегрузок и невесомости. Академик О. Газенко начал подготовку полетов живых существ в космос еще в 1948 г. Первыми земными существами, побывавшими за пределами атмосферы планеты стали две собаки — Цыган и Дезик. В 1951 г. они совершили «прыжок» на высотной ракете и благополучно вернулись на Землю. В 1957 г. собака Лайка совершила длительный полет на искусственном спутнике Земли, который, как это ни печально, не имел устройств для посадки и через некоторое время сгорел в атмосфере.
Перед полетом животные проходили серьезную подготовку. Их учили носить специальную одежду со множеством датчиков и не бояться замкнутого пространства. Первых собак-космонавтов запускали на высоты от 100 до 450 км. Головная часть ракеты с кабиной отделялась и приземлялась вместе с животным на парашюте. Все собаки «космонавты» были дворняжками, а отбирали их «по весу» — он не должен был превышать 4—5 кг.
До того, как в космос поднялся человек, там побывали около четырех десятков собак, а также мыши, крысы, морские свинки, обезьяны, мухи-дрозофилы и семена ряда растений. Первый благополучно закончившийся орбитальный полет в 1960 г. совершили собаки Белка и Стрелка, ставшие знаменитыми. Корабль, на котором они летели, имел все системы, необходимые для полета человека.
Собаки провели больше суток в состоянии невесомости.
А первый облет живыми существами Луны был выполнен черепахами на космическом аппарате «Зонд-5» в сентябре 1968 г.
Что происходит с человеком в космосе?
В бескрайней Вселенной кроме звезд, планет, комет, астероидов, метеоритов и космической пыли есть еще нечто. Это — космическое пространство.
Издавна считалось, что пространство между светилами ничем не заполнено — иначе как бы мы могли видеть далекие звезды. Когда же в 19 в. была создана теория электромагнитного поля, некоторые физики предположили, что пространство Вселенной заполнено некой невидимой субстанцией, при посредстве которой передаются волны различных типов. Она получила название светоносного эфира. Но уже в начале 20 в. выяснилось, что на самом деле все обстоит иначе. Межзвездное пространство оказалось не абсолютной пустотой и не гигантским хранилищем светоносного эфира. Его заполняло обычное вещество, но очень разреженное, межзвездные магнитные поля и космические излучения. А в наши дни — еще и «космический мусор», образовавшийся в результате деятельности человека в окрестностях нашей планеты.
Но что ждет человека, оказавшегося без специальных защитных средств один на один с космосом?
Раньше, когда этот вопрос был не изучен, считалось, что человек без скафандра мгновенно замерзнет — ведь температура космического пространства близка к абсолютному нулю, что жидкости его тела, насыщенные газами, мгновенно вскипят, а само тело просто взорвется. Во всяком случае, мгновенная потеря сознания гарантирована.
С развитием космонавтики выяснилось, что это не так. Незащищенный человек, оказавшийся в межпланетном пространстве, действительно погибнет от недостатка кислорода, но до этого у него есть от одной до трех минут для того, чтобы предпринять шаги к спасению. Если не задерживать воздух в легких, а сразу сделать резкий выдох (иначе легкие будут сильно травмированы), то 30—60 с пребывания в открытом космосе не причинят необратимых последствий организму человека.
Специалистами Национального управления США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) был зарегистрирован случай, когда астронавт-исследователь случайно оказался в полном вакууме из-за повреждения скафандра. Астронавт оставался в сознании приблизительно полминуты. Позже он рассказывал, что перед тем, как потерять сознание, почувствовал, как слюна на его языке закипает.
Мусорная угроза
В настоящее время на околоземных орбитах вращаются около 12 тыс. отработавших свой ресурс космических аппаратов и ступеней ракет носителей. Часть из них разрушается при столкновениях с мелкими метеоритами, превращаясь в тучи мелкого металлического хлама, смертельно опасного для пилотируемых космических кораблей, орбитальных станций и, в особенности, для космонавтов, совершающих выходы в открытый космос.
Такие выходы совершаются в специальных защитных скафандрах, снабженных запасом кислорода и оборудованных устройствами для поддержания комфортной температуры тела космонавта. Однако тонкая оболочка скафандра не в состоянии защитить человека при столкновении с мелким космическим мусором. А его количество с каждым годом продолжает увеличиваться. Даже небольшое нарушение герметичности скафандра грозит космонавту удушьем и смертью, если он не сумеет быстро вернуться в корабль.
18—19 марта 1965 г. советский космонавт Алексей Леонов совершил первый в истории космонавтики выход в открытый космос, который продолжался 12 мин 9 с. Во время выхода возникли проблемы с его скафандром — от избыточного давления внутри он раздулся настолько, что Леонов просто не мог попасть в шлюз, чтобы вернуться в корабль. Только самообладание и мужество позволили космонавту мгновенно найти способ, как избавиться от излишнего воздуха и вернуть скафандру нормальные размеры.
Пока известен только один случай повреждения скафандра во время выхода в космос. Во время полета американского корабля «Атлантис» один из астронавтов, налаживая внешнюю антенну, проколол перчатку скафандра. Однако прокол оказался настолько незначительным, что был обнаружен только после возвращения на корабль.
Один из самых опасных случаев в истории пилотируемых полетов произошел во время второго выхода в открытый космос астронавтов космического корабля «Дискавери». От скафандра Пирса Селлерса отсоединился трос специальной лебедки, который удерживает астрон авта и помогает ему вернуться в корабль. Без этого троса существует огромный риск улететь в открытый космос без всякой надежды на возвращение. К счастью, Селлерс и его напарник вовремя обнаружили проблему, и выход был благополучно завершен.
Зачем нужны полеты в космос?
Люди во все времена пытались узнать, что находится за пределами нашей планеты. А с момента запуска первого спутника началась эра освоения космоса и человечество получило новые мощные инструменты познания — исследовательские космические аппараты. Развитые страны ежегодно тратят огромные средства на создание ракет-носителей, космических кораблей и специальной аппаратуры, космических роботов-разведчиков. Астронавты и космонавты рискуют жизнью, целые армии ученых и инженеров разрабатывают космические программы, конструируют и строят спутники и лаборатории, предназначенные для работы за пределами Земли.
И все-таки — зачем? Какой прок рядовому жителю Земли от того, что где-то там, на ближних и дальних орбитах годами носятся сложные и дорогостоящие устройства?
Дом человечества — планета Земля. Но она является неотъемлемой частью неизмеримо большего дома — Вселенной. Цель многих исследований, проводимых в космическом пространстве — узнать о том, как устроен этот «самый большой дом», почему и как в нем работают «освещение» и «отопление», откуда берется энергия, каковы свойства вещества, из которого он построен. Эти знания со временем откроют человечеству новые неисчерпаемые источники энергии, дадут ему власть над климатом, помогут управлять атмосферными процессами и избавят от опасностей, грозящих Земле из таинственных глубин Вселенной.
За последние два года с помощью автоматических станций, запущенных США, Японией, Китаем и Индией, было доказано наличие воды на Луне. Важность этого результата трудно переоценить — ведь до сих пор главным препятствием для создания постоянной базы землян на нашем спутнике является отсутствие воды. А она необходима не только для питья и бытовых нужд — разложив воду на составляющие можно получить кислород для дыхания и водород, то есть, ракетное топливо.
На Марсе продолжали свою работу американские марсоходы-геологи «Спирит» и «Оппортьюнити». В 2009 г. они впервые обнаружили там значительные количества метана и водяного льда в средних широтах. В системе Сатурна космический зонд «Кассини» обнаружил озера из жидких углеводородов на Титане — одном из спутников гигантской планеты. Американский зонд «Мессенджер» трижды в течение года пролетал над поверхностью Меркурия, а при последнем пролете сделал с близкого расстояния снимки областей, которых не видел еще ни один исследователь. А тем временем самый быстрый за всю историю космических полетов зонд «Новые Горизонты», движущийся к орбите Плутона со скоростью свыше 16 км/с, преодолел половину пути, который продлится в общей сложности восемь лет.
Зачем тратить огромные ресурсы и средства на то, чтобы выяснить, есть ли жизнь на Марсе? Ученые считают, что человечество не сможет существовать на Земле вечно. В будущем может серьезно измениться климат, исчерпаются запасы полезных ископаемых и пресной воды. Вот на этот случай человечеству и следует «иметь под рукой» подходящую планету, на которой можно основать новые поселения. Вряд ли это будет холодный и сухой Марс, но кто знает?
14 декабря 2009 г. на околоземную орбиту был запущен инфракрасный космический телескоп WISE, предназначенный для обзора всего неба. С новым телескопом ученые связывают большие надежды. Он предназначен для исследования недоступных ранее объектов Солнечной системы и удаленных слабых галактик.
Космические корабли будущего
Пройдет еще не один десяток лет, прежде чем люди отважатся отправиться за пределы Солнечной системы. Пока что только несколько автоматических зондов смогли удалиться на несколько миллиардов километров от Солнца, но даже на это ушли годы. Однако ученые уже сегодня разрабатывают перспективные проекты дальних космических экспедиций, основанные на прогнозах развития науки и техники в ближайшие десятилетия.
Первый реальный проект корабля для дальних космических путешествий назывался «Орион». Он был разработан в США и предназначался для полетов в границах Солнечной системы и выглядел как большой небоскреб, покоящийся на прочной плите. Под плитой предполагалось через некоторые промежутки времени взрывать небольшие ядерные заряды, при этом ударная волна должна была подхватить корабль и вывести его на орбиту, а затем разогнать до скорости в одну сотую скорости света (3 тыс. км/с). Однако и при такой скорости путешествие до ближайшей к нам звезды Проксима Центавра заняло бы не меньше 400 лет, и до цели добралось бы только седьмое-восьмое поколение членов экспедиции.
Проект британских ученых носил название «Дедал» и был одним из первых, доведенных до уровня реальных расчетов и чертежей беспилотных звездолетов. Над расчетами в течение нескольких лет трудилась группа из почти сотни инженеров. Полукилометровый звездолет предполагалось строить на орбите Юпитера. В движение это громадину должны были приводить два импульсных термоядерных двигателя. Согласно расчетам, «Дедал» должен был за 50 лет достичь звезды Барнарда, расположенной в 6 световых годах от Земли. Без остановки пролетев через систему звезды, «Дедал» должен был передать всю полученную информацию на Землю по радиоканалу. Главная заслуга этого проекта — он изменил представления ученых и простых людей о звездолетах как о чем-то далеком и фантастическом.
Ближайшая к Земле звезда Проксима Центавра находится на расстоянии 4,3 светового года. Это в 10 тыс. раз больше радиуса Солнечной системы. Если бы Солнце было размером с пятидесятикопеечную монету, то ближайшая монета, то есть Проксима Центавра, находилась бы на расстоянии 765 км от него. Современный самолет мог бы преодолеть такое расстояние за 4 млн лет, а космическому кораблю с двигателем на химическом топливе потребовалось бы не менее 40 тыс. лет.
Читайте также