Научный прорыв, позволивший осуществить полеты в космос, произошел в XX в.: была открыта теория относительности, создана квантовая механика, освоено управление ядерной энергией, достигнут прогресс в развитии авиационной техники. Большая часть этих открытий относится к физике. На рубеже XX и XXI вв., по мнению многих ученых, был совершен подобный прорыв в области астрономии. Не последнюю роль в «астрономической революции», на порядок увеличившей знания человечества о космосе, сыграли современные технические средства: телескопы, вынесенные за пределы орбиты Земли, научная аппаратура, установленная на межпланетных станциях.

Ресурсы и открытия, вызвавшие этот прорыв, далеко не исчерпаны, в ближайшем будущем ученые собираются продолжать исследования в самых разных областях. Прежде всего, физиков и астрономов волнуют глобальные проблемы: структура Вселенной, ее происхождение, протекающие в ней процессы. Чтобы разобраться в тайнах мироздания, ученые исследуют гамма– и рентгеновские лучи, приходящие из далеких галактик, изучают космические частицы, их состав, излучение и т. д. Полученные данные могут привести к новому прорыву в фундаментальной науке – в ядерной и квантовой физике, в теории относительности и единой теории поля.

К космическим программам, связанным с данной областью, относятся разнообразные астрофизические лаборатории, установленные на автоматических станциях, отправляемых в открытый космос. Они предназначены для изучения темной материи и энергии, космических лучей и антивещества.

Немаловажное значение имеет исследование Солнца как ближайшей к нам типичной звезды. Для наблюдения за светилом разрабатываются специальные космические комплексы, запускаемые на солнечную орбиту. Один из таких комплексов, «Коронас-Фотон», был запущен с российского космодрома в 2009 г., через год американцы запустили солнечную обсерваторию SDO. В планах – вывести космическую станцию на низкую орбиту для проведения исследований и экспериментов с максимально возможного близкого расстояния.

Понимание процессов, происходящих на Солнце, важно не только с точки зрения теории. Светило оказывает мощное влияние на земную жизнь, в том числе и на организм человека. Чем больше мы будем об этом знать, тем легче будет предотвратить отрицательные последствия этого влияния. Об использовании Луны как перевалочной базы и заселении Луны и Марса мечтал еще Циолковский. Ученый был уверен, что это произойдет в конце XX – начале XXI вв. К сожалению, материальные, научные и технические проблемы не позволили осуществить этот радужный прогноз. Тем не менее многие футурологи считают, что индустриальное освоение Солнечной системы и расселение человечества на другие планеты неизбежно. Правда, прогнозы по поводу того, когда именно это произойдет, сильно разнятся.

К размещению на Луне собственных баз в настоящее время готовятся несколько крупных держав: Россия, США, Китай, Япония, объединенная Европа. Автоматические станции и искусственные спутники, изучающие Луну, запускаются с определенной периодичностью. Посадочные модули с луноходами доставляют на Землю лунный грунт, над изучением которого работают исследовательские лаборатории.

Ученые надеются найти новые полезные ископаемые на Луне и думают над тем, как использовать уже обнаруженные.

После того как на Луне появятся полноценные космические базы, планируется осуществить пилотируемый полет на Марс. Россия, США и Европейское космическое агентство объявили это своей целью на XXI в. По существующим на сегодняшний день планам, это произойдет в 2030–2040-х гг.

Разработка космических кораблей для марсианской миссии велась в СССР с начала 1960-х гг., конструкторы предложили разные варианты, от модульного аппарата, собираемого на орбите, до тяжелой трехместной ракеты. Во всех случаях планировался вывод на околоземную орбиту, корректировка траектории, и только после этого – разгон при помощи электрореактивного двигателя и полет к Марсу.

В XXI в. планы несколько изменились. Теперь конструкторы собираются использовать новый тип двигателя – ядерную электродвигательную установку, в состав которой входит ядерный реактор и электрический ракетный двигатель. Над ним сейчас работают инженеры Росатома, проект должен быть завершен к 2018 г.

Один из американских проектов по освоению Марса предполагает отправку на красную планету космонавтов-добровольцев без возвращения на Землю. Они станут первыми жителями Марса и начнут его колонизацию. Полет на другую планету – чрезвычайно дорогостоящее мероприятие, а если не придется возвращать экспедицию, его стоимость сократится более чем в два раза. Для обеспечения жизнедеятельности у новых жителей Марса будет все необходимое, включая ядерный реактор и аппаратуру, созданную по новейшим технологиям. Каждые два года, когда Земля будет на минимальном удалении от Марса, колонистам будут переправлять новые запасы и новых желающих переселиться на красную планету.

Значимость планируемого полета на Марс трудно переоценить – то, что человек впервые ступит на поверхность другой планеты, а тем более сможет на ней существовать, продвинет цивилизацию на новый уровень. Многие ученые считают, что марсианская миссия станет стимулом для быстрого развития новых технологий, как это было с первым полетом в космос в прошлом веке. Колонизация Марса и, вслед за ним, других планет может решить многие проблемы человечества. В первую очередь, у нас появится убежище на случай глобальной катастрофы. Кроме того, на Марсе, его спутниках, ближайших планетах или астероидах могут быть полезные ископаемые и другие ресурсы, нужные землянам. Марс может стать полигоном для исследования удаленной части Солнечной системы и даже области за ее пределами. Сейчас все это кажется фантастикой: слишком большие затраты потребуются для отправки даже одной экспедиции. Но в будущем возможен прорыв в области космических технологий, который позволит удешевить полеты. К такому развитию событий нужно быть готовыми заранее, поэтому ученые уже сейчас разрабатывают планы и проекты по колонизации Марса и освоению всей Солнечной системы.

Параллельно космонавтике возникли и существуют такие науки, как космическая биология и медицина, изучающие влияние условий невесомости и других воздействий на живые организмы; космическая геофизика, исследующая Землю и происходящие на ней процессы из космоса. В физике и химии появились разделы, занимающиеся экспериментами с веществами и процессами за пределами земных условий. Каждая из этих наук вносит свой вклад в изучение космоса и получает от этих исследований импульс для собственного развития.

История частной космонавтики началась в 2004 г., когда свой первый полет совершил суборбитальный пилотируемый космический аппарат SpaceShipOne, построенный американской частной компанией. Раньше считалось, что осваивать космос могут только сверхдержавы, способные вкладывать в это огромные суммы, но в XXI в. ситуация меняется, появляются частные инвесторы, способные развивать перспективную отрасль.

Самым успешным частным производителем ракет на сегодняшний день считается SpaceX, компания из США, создавшая и запустившая несколько космических кораблей, в том числе грузовой Dragon, доставляющий грузы на МКС. В России тоже появляется частная космонавтика, созданы и функционируют несколько небольших компаний, занимающихся инновационными разработками в космической сфере. Одна из задач частной космонавтики – развитие космического туризма, создание специальной туристической орбитальной станции, космических отелей и кораблей, на которых непрофессиональные космонавты могли бы отправиться в полет.

Часть III. Космос как часть нашей жизни

Истории и интересные факты о космосе и его освоении

Взлететь на воздух

Первые ракеты, предназначенные не для космических путешествий, а для развлечений и запугивания врага, появились в Китае, ведь именно там был изобретен порох. В Поднебесной существовали огромные залежи селитры – одного из основных компонентов пороха, поэтому запуск ракет и фейерверков получил широкое распространение. На крупные праздники китайцы шумели, отпугивая злых духов.

Глядя на то, как ракета, начиненная порохом, резво взмывает ввысь, некоторые любознательные граждане начали задумываться о том, что можно заставить взлететь не только маленький предмет, но и что-нибудь покрупнее. Китайский изобретатель-самоучка Ван Гу, живший на рубеже XIV и XV вв., подошел к вопросу радикально: он решил сам при помощи пороха подняться в воздух.

Летательный аппарат Ван Гу представлял собой два соединенных воздушных змея гигантских размеров, между которыми было укреплено сиденье. Снизу к змеям было прикреплено около 50 ракет, заряженных порохом. Они и должны были стать движущей силой. К сожалению, эксперимент закончился трагически. Вместо того чтобы взлететь, Ван Гу взорвался вместе с ракетами. Имя мужественного изобретателя увековечено в названии одного из кратеров на Луне.

Таинственный изобретатель

В начале 1960-х гг. американцы дали старт программе «Аполлон», занимавшейся организацией пилотируемых полетов на Луну. Полет осуществлялся по следующей схеме: на орбиту спутника Земли выходил основной космический корабль, а на поверхность Луны опускался лишь небольшой лунный модуль. Затем астронавты возвращались на лунном модуле на корабль и летели на нем обратно на Землю. Такой способ был гораздо проще и дешевле, чем прямой полет одного корабля на Луну.

Американские конструкторы, разрабатывавшие траекторию полета, позже признались журналистам, что на подобную идею их натолкнула старая брошюра начала XX в., автором которой был некий Юрий Кондратюк, русский механик-самоучка. После этого заявления личностью Кондратюка заинтересовались советские специалисты.

Проведенное исследование выявило удивительные факты о судьбе талантливого изобретателя. Оказалось, что он всю жизнь прожил под чужим именем. Александр Шаргей, студент Петроградского политехнического института, увлеченный космосом, был призван в царскую армию, после революции воевал с белыми, потом дезертировал и оказался между двух огней: он был чужим и для белых, и для красных. Спастись ему помог паспорт погибшего Юрия Кондратюка.

Под этой фамилией изобретатель прожил всю жизнь. Он уехал в Сибирь, строил элеваторы и ветроэлектростанции и старался «не высовываться». Хотя по-прежнему интересовался проблемами космических полетов. Он опубликовал несколько статей и брошюр, в том числе и ту, где описывалась схема полета на Луну и другие объекты Солнечной системы. Его оригинальные новаторские идеи были замечены космическими конструкторами, сам Королев приглашал его на работу, но Кондратюк отказался. Он понимал, что в секретном учреждении обязательно проверят его прошлое, и тогда его будет ждать не работа, а тюрьма.

Четвероногие космонавты

Все знают о Белке и Стрелке, героических собаках, которые первыми из живых существ совершили полет вокруг Земли и благополучно вернулись на Землю. Имена десятков их коллег, вернувшихся и не вернувшихся с заданий, менее известны, хотя каждая из этих собак внесла свой огромный вклад в дело освоения космоса.

Советские конструкторы предпочитали иметь дело с собаками, в то время как их заокеанские коллеги из NASA отправляли в суборбитальные полеты и на орбиту Земли обезьян. Самым знаменитым приматом-космонавтом стал шимпанзе Хэм, он первым из представителей своего племени принял участие в суборбитальном полете, который закончился удачно.

Французы проявили оригинальность и запустили в космос кошку. Поначалу планировалось, что покорять бескрайние выси на ракете отправится кот по имени Феликс, но в последний момент он умудрился сбежать. Пришлось заменять его дублершей Фелиссетой. Запуск и приземление прошли удачно, астрокошка вернулась на Землю в капсуле, спускаемой при помощи парашюта.

Первыми животными, облетевшими вокруг Луны, стали черепахи. Они отправились в свое космическое путешествие в сентябре 1968 г., провели в полете 7 дней и в спускаемом аппарате приводнились в Индийском океане. В экспедиции по спасению черепах участвовал советский исследовательский корабль «Василий Головин». Черепах подняли на борт, обследовали, накормили, а по возвращении в порт они самолетом отправились в Москву.

Кроме перечисленных, в космосе побывали сотни других представителей флоры, в том числе хомяки, кролики, морские свинки, улитки, пауки, тритоны, рыбы и т. д.

«Мы бы и в майках полетели»

Советская космическая программа разворачивалась в условиях жесточайшей гонки, на пятки наступали американцы, нужно было постоянно выдавать «на-гора» что-то новое. После того как в космос слетали несколько одиночных космонавтов, NASA объявила о скором запуске первого многоместного корабля. Руководство СССР призвало главного конструктора Сергея Королева опередить конкурентов.

До окончания строительства первого многоместного «Союза» было еще далеко, но команда изобретательных ученых смогла найти выход из положения. Новый корабль «Восход», на котором планировался полет трех космонавтов, был создан на базе старого «Востока», подобного тому, на котором летал Гагарин. В нем были переделаны люки и основной вход, вместо одного массивного катапультируемого кресла установили три. Так как места было мало, космонавты в них могли поместиться только без скафандров. Оснащение корабля позволяло это осуществить, хотя, конечно, существовал риск внештатных ситуаций, где без скафандра можно было погибнуть.

Королев подошел к вопросам безопасности очень серьезно. По слухам, он сказал инженеру-разработчику Феоктистову: «Делай как для себя. Сам полетишь». И Феоктистов действительно стал одним из трех членов первого космического экипажа. В то время желающие отправиться в космос исчислялись тысячами, трудности и опасности энтузиастов не пугали. Через несколько лет после полета Константина Феоктистова спросили: «Не страшно было лететь без скафандра?» Он ответил: «Мы бы и в майках полетели».

«Две вещи поражают моё воображение:
звёздное небо над головой
и нравственный закон внутри нас»
И. Кант

Таинственное и неизведанное всегда манило и пленяло человеческий ум и воображение. Апологеты науки говорят, что это свойство ума является всего лишь одним из инстинктов, передаваемых генетически. Для человека религиозного причина тяги к творчеству и исследованию лежит в сфере метафизики; именно это качество открывает возможность человеку стать со-творцом Вседержителя. Третий скажет, что творчество и исследования являются объективными потребностями людей, так как обеспечивают активное преобразование окружающего пространства в соответствии со своими нуждами и желаниями. Мы же считаем, что все эти точки зрения не только не противоречат друг другу, но и взаимодополняют друг друга. Они отражают те грани истины, которые открылись конкретному человеку.

Как бы то ни было, но именно звёздное небо и космос представляли собой одну из наибольших тайн, которую люди пытались познать с самого начала своего существования. Уже первые известные нам цивилизации делали попытки исследовать космос. Но только с изобретением телескопа в 1608 году Иоанном Липперсгейем, человечество получило возможность более обстоятельно заняться исследованием космоса. А экспоненциальное развитие техники и технологий в XX-м веке позволило уже не просто созерцать звёздное небо, но и «дотронуться рукой» до него. Флагманом в этом процессе стал Советский Союз.

В данной статье мы расскажем о становлении космонавтики в СССР.

КОСМОНАВТИКА В СССР

«То, что казалось несбыточным на протяжении веков, что вчера было лишь дерзновенной мечтой, сегодня становится реальной задачей, а завтра — свершением».

С.П. Королёв

Космонавтика как наука, а затем и как практическая отрасль, сформировалась в середине XX века. Но этому предшествовала увлекательная история рождения и развития идеи полёта в космос, начало которой положила фантазия, и только затем появились первые теоретические работы и эксперименты. Так, первоначально в мечтах человека полёт в космические просторы осуществлялся с помощью сказочных средств или сил природы (смерчей, ураганов). Ближе к XX веку для этих целей в описаниях фантастов уже присутствовали технические средства — воздушные шары, сверхмощные пушки и, наконец, ракетные двигатели и собственно ракеты. Не одно поколение молодых романтиков выросло на произведениях Ж. Верна, Г. Уэллса, А. Толстого, А. Казанцева, основой которых было описание космических путешествий.

Всё изложенное фантастами будоражило умы учёных. Так, К.Э. Циолковский говорил:

«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчёт».

Циолковский и конструктор первой советской жидкостной ракеты ГИРД-09 М.К.Тихонравов

Публикация в начале XX века теоретических работ пионеров космонавтики К.Э. Циолковского, Ф.А. Цандера, Ю.В. Кондратюка, Р.Х. Годдарда, Г. Гансвиндта, Р. Эно-Пельтри, Г. Оберта, В. Гомана в какой-то мере ограничивала полет фантазии, но в то же время вызвала к жизни новые направления в науке — появились попытки определить, что может дать космонавтика обществу и как она на него влияет.

Надо сказать,что идея соединить космическое и земное направления человеческой деятельности принадлежит основателю теоретической космонавтики К.Э. Циолковскому. Когда учёный говорил:

«Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели»

Он не выдвигал альтернативы — либо Земля, либо космос. Циолковский никогда не считал выход в космос следствием какой-то безысходности жизни на Земле. Напротив, он говорил о рациональном преобразовании природы нашей планеты силой разума. Люди, утверждал учёный,

«изменят поверхность Земли, её океаны, атмосферу, растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах Солнечной системы, как на самой Земле, которая ещё неопределённо долгое время будет оставаться жилищем человечества».

НАЧАЛО РАЗВИТИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ПРОГРАММЫ В СССР

В СССР начало практических работ по космическим программам связано с именами С.П. Королева и М.К. Тихонравова. В начале 1945 года М.К. Тихонравов организовал группу специалистов РНИИ по разработке проекта пилотируемого высотного ракетного аппарата (кабины с двумя космонавтами) для исследования верхних слоев атмосферы. В группу вошли Н.Г. Чернышев, П.И. Иванов, В.Н. Галковский, Г.М. Москаленко и др. Проект было решено создавать на базе одноступенчатой жидкостной ракеты, рассчитанной для вертикального полета на высоту до 200 км.

Один из запусков в рамках «Проекта ВР-190»

Этот проект (он получил название ВР-190) предусматривал решение следующих задач:

• исследование условий невесомости в кратковременном свободном полёте человека в герметичной кабине;
• изучение движения центра масс кабины и её движения около центра масс после отделения от ракеты-носителя;
• получение данных о верхних слоях атмосферы;
• проверка работоспособности систем (разделения, спуска, стабилизации, приземления и др.), входящих в конструкцию высотной кабины.

В проекте ВР-190 впервые были предложены следующие решения, нашедшие применение в современных КА:

• парашютная система спуска, тормозной ракетный двигатель мягкой посадки, система разделения с применением пироболтов;
• электроконтактная штанга для упредительного зажигания двигателя мягкой посадки, бескатапультная герметичная кабина с системой обеспечения жизнедеятельности;
• система стабилизации кабины за пределами плотных слоёв атмосферы с применением сопел малой тяги.

В целом проект ВР-190 представлял собой комплекс новых технических решений и концепций, подтверждённых теперь ходом развития отечественной и зарубежной ракетно-космической техники. В 1946 году материалы проекта ВР-190 были доложены М.К. Тихонравовым И.В. Сталину. С 1947 года Тихонравов со своей группой работает над идеей ракетного пакета и в конце 1940-х — начале 1950-х годов показывает возможность получения первой космической скорости и запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ) при помощи разрабатывавшейся в то время в стране ракетной базы. В 1950 — 1953 годах усилия сотрудников группы М.К. Тихонравова были направлены на изучение проблем создания составных ракет-носителей и искусственных спутников.

Развернулись работы по подготовке запуска первого ИСЗ ПС-1. Был создан первый Совет главных конструкторов во главе с С.П. Королёвым, который в дальнейшем и осуществлял руководство космической программой СССР, ставшего мировым лидером в освоении космоса. Созданное под руководством С.П. Королёва ОКБ-1-ЦКБЭМ-НПО «Энергия» стало с начала 1950-х годов центром космической науки и промышленности в СССР.

Космонавтика уникальна тем, что многое предсказанное сначала фантастами, а затем учёными свершилось воистину с космической скоростью. Уже 4 октября 1957 — всего 12 лет после окончания разрушительнейшей Великой Отечественной войны — с комического аэродрома, расположенного в городе Байконур был осуществлён запуск ракеты-носителя под названием Спутник, впоследствии выведенном на околоземную орбиту — он являлся самым первым спутником, сотворённым руками человека и запущенным с Земли. Запуск этой ракеты ознаменовал новую эпоху в развитии космических исследований. Спустя месяц СССР был произведён запуск второго искусственного спутника Земли. При этом уникальная особенность этого спутника заключалась в том, что в него было помещено первое живое существо, выведенное за пределы Земли. На борт спутника поместили собаку по имени Лайка.

Триумфом космонавтики стал запуск 12 апреля 1961 года первого человека в космос — Ю.А. Гагарина (http://inance.ru/2015/04/den-cosmonavtiki/). Затем — групповой полёт, выход человека в космос, создание орбитальных станций «Салют», «Мир»… СССР на долгое время стал ведущей страной в мире по пилотируемым программам.Показательной являлась тенденция перехода от запуска одиночных КА,предназначенных для решения в первую очередь военных задач, к созданию крупномасштабных космических систем в интересах решения широкого спектра задач (в том числе социально-экономических и научных).

Юрий Гагарин в костюме космонавта

Другие важные достижения космонавтики в СССР

Но кроме таких всемирно известных достижений, чего же ещё достигла советская космическая наука в XX веке?

Начнём с того, что для сообщения ракетам-носителям космических скоростей были разработаны мощные жидкостные ракетные двигатели. В этой области особенно велика заслуга В.П. Глушко. Создание таких двигателей стало возможным благодаря реализации новых научных идей и схем, практически исключающих потери на привод турбонасосных агрегатов. Разработка ракет-носителей и жидкостных ракетных двигателей способствовала развитию термо-, гидро- и газодинамики, теории теплопередачи и прочности, металлургии высокопрочных и жаростойких материалов, химии топлив, измерительной техники, вакуумной и плазменной технологии. Дальнейшее развитие получили твердотопливные и другие типы ракетных двигателей.

В начале 1950-х гг. советские учёные М.В. Келдыш, В.А. Котельников, А.Ю. Ишлинский, Л.И. Седов, Б.В. Раушенбах и др. разработали математические закономерности и навигационно-баллистическое обеспечение космических полётов.

Задачи, которые возникали при подготовке и реализации космических полетов, послужили толчком для интенсивного развития и таких общенаучных дисциплин, как небесная и теоретическая механика. Широкое использование новых математических методов и создание совершенных вычислительных машин позволило решать самые сложные задачи проектирования орбит космических аппаратов и управления ими в процессе полета, и в результате возникла новая научная дисциплина — динамика космического полёта.

Конструкторские бюро, возглавлявшиеся Н.А. Пилюгиным и В.И. Кузнецовым, создали уникальные системы управления ракетно-космической техникой, обладающие высокой надёжностью.

В это же время В.П. Глушко, A.M. Исаев создали передовую в мире школу практического ракетного двигателестроения. А теоретические основы этой школы были заложены ещё в 1930-е гг., на заре отечественного ракетостроения.

Ракета УР-200

Благодаря напряжённому творческому труду конструкторских бюро под руководством В.М. Мясищева, В.Н. Челомея, Д.А. Полухина были выполнены работы по созданию крупногабаритных особо прочных оболочек. Это стало основой создания мощных межконтинентальных ракет УР-200, УР-500, УР-700,а затем и пилотируемых станций «Салют», «Алмаз», «Мир», модулей двадцатитонного класса «Квант», «Кристалл», «Природа», «Спектр», современных модулей для Международной космической станции (МКС) «Заря» и «Звезда», ракет-носителей семейства «Протон».

Большая работа по созданию ракет-носителей на базе баллистических ракет была выполнена в КБ «Южное», возглавлявшимся М.К. Янгелем. Надёжность этих ракет-носителей лёгкого класса не имела в то время аналогов в мировой космонавтике. В этом же КБ под руководством В.Ф. Уткина была создана ракета-носитель среднего класса «Зенит» — представитель второго поколения ракет-носителей.

За четыре десятилетия развития космонавтики в СССР существенно возросли возможности систем управления ракет-носителей и космических аппаратов. Если в 1957 — 1958 гг. при выведении искусственных спутников на орбиту вокруг Земли допускалась ошибка в несколько десятков километров, то к середине 1960-х гг. точность систем управления была уже столь высока, что позволила космическому аппарату, запущенному на Луну, совершить посадку на её поверхности с отклонением от намеченной точки всего на 5 км. Системы управления конструкции Н.А. Пилюгина были одними из лучших в мире.

Большие достижения космонавтики в области космической связи, телевещания, ретрансляции и навигации, переход к высокоскоростным линиям позволили уже в 1965 году передать на Землю фотографии планеты Марс с расстояния, превышающего 200 млн км, а в 1980 году изображение Сатурна было передано на Землю с расстояния около 1,5 млрд км. Научно-производственное объединение прикладной механики, многие годы возглавлявшееся М.Ф. Решетневым, первоначально было создано как филиал ОКБ С.П. Королёва; сегодня это НПО — один из мировых лидеров по разработке космических аппаратов такого назначения.

Произошли качественные изменения и в области пилотируемых полетов. Способность успешно работать вне космического корабля впервые была доказана советскими космонавтами в 1960—1970-х гг., а в 1980—1990-х гг. была продемонстрирована способность человека жить и работать в условиях невесомости в течение года. Во время полётов было проведено также большое число экспериментов — технических, геофизических и астрономических.

В 1967 году в ходе автоматической стыковки двух беспилотных искусственных спутников Земли «Космос-186» и «Космос-188» была решена крупнейшая научно-техническая проблема встречи и стыковки КА в космосе, позволившая в сравнительно короткие сроки создать первую орбитальную станцию (СССР) и выбрать наиболее рациональную схему полета космических кораблей к Луне с высадкой землян на её поверхность.

В целом решение разнообразных задач исследования космоса — от запусков искусственных спутников Земли до запусков межпланетных космических аппаратов и пилотируемых кораблей и станций — дало много бесценной научной информации о Вселенной и планетах Солнечной системы и значительно способствовало техническому прогрессу человечества. Спутники Земли совместно с зондирующими ракетами позволили получить детальные данные об околоземном космическом пространстве. Так, при помощи первых искусственных спутников были обнаружены радиационные пояса, в ходе их исследования было глубже изучено взаимодействие Земли с заряженными частицами, испускаемыми Солнцем. Межпланетные космические полеты помогли нам глубже понять природу многих планетарных явлений — солнечного ветра, солнечных бурь, метеоритных дождей и др.

Космические аппараты, запущенные к Луне, передали снимки её поверхности, сфотографировал и в том числе и её невидимую с Земли сторону с разрешающей способностью, значительно превосходящей возможности земных средств. Были взяты пробы лунного грунта, а также доставлены на лунную поверхность автоматические самоходные аппараты «Луноход-1» и «Луноход-2».

Луноход-1

Автоматические космические аппараты дали возможность получить дополнительную информацию о форме и гравитационном поле Земли, уточнить тонкие детали формы Земли и ее магнитного поля. Искусственные спутники помогли получить более точные данные о массе, форме и орбите Луны. Массы Венеры и Марса также были уточнены с помощью наблюдений траекторий полетов космических аппаратов.

Большой вклад в развитие передовой техники внесли проектирование, изготовление и эксплуатация очень сложных космических систем. Автоматические космические аппараты, посылаемые к планетам, являются, по сути дела, роботами, управляемыми с Земли посредством радиокоманд. Необходимость разработки надежных систем для решения задач такого рода привела к более совершенному пониманию проблемы анализа и синтеза различных сложных технических систем. Такие системы сегодня находят применение как в космических исследованиях, так и во многих других областях человеческой деятельности. Требования космонавтики обусловили необходимость конструирования комплексных автоматических устройств при жестких ограничениях, вызванных грузоподъемностью ракет-носителей и условиями космического пространства, что явилось дополнительным стимулом для быстрого совершенствования автоматики и микроэлектроники.

Несомненным успехом мировой космонавтики было осуществление программы ЭПАС, заключительный этап которой — запуск и стыковка на орбите космических кораблей «Союз» и «Аполлон» — был осуществлен в июле 1975 года.

Стыковка Союз-Аполлон

Этот полёт ознаменовал собой начало международных программ, которые успешно развивались в последнюю четверть XX века и несомненным успехом которых явились изготовление, запуск и сборка на орбите Международной космической станции. Особое значение приобрела международная кооперация в сфере космических услуг, где лидирующее место принадлежит ГКНПЦ им. М.В. Хруничева.

ПРИЧИНЫ УСПЕХОВ СССР В КОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

Каковыми же были главные причины того, что именно СССР стал флагманом в исследовании и освоении ближнего космоса? Какие особенности советского подхода к развитию космонавтики обеспечили такой прорыв?

Несомненно, на становление и развитие космонавтики в СССР повлиял целый ряд факторов. Это и исторические традиции развития науки и техники, теоретическое наследие более ранних периодов, новаторская деятельность отдельных выдающихся личностей — основоположников РКТ, их способность к научному риску; сочетание необходимого уровня развития теоретической базы и экономических возможностей их практической реализации; достаточный багаж фундаментальных научных исследований, — но все эти факторы не смогли бы так эффективно сработать без участия механизма партийно- хозяйственного управления страны, который принято называть административно-командной системой. В то же время, эта зависимость носит и обратный характер, «система» может поставить задачу, мобилизовать ресурсы, ужесточить политический режим, то есть способствовать или мешать, но не генерировать научную и конструкторскую мысль. Совершенствуя систему образования и предоставляя доступ к нему всем слоям населения, власть только открыла возможность для освоения познавательно-творческого потенциала. Главная задача легла на плечи советских тружеников. И они до поры до времени справлялись с этой задачей достойно. То есть, успех в покорении космоса определялся главным образом не строем, а гением людей.

Пожалуй, развитие космонавтики берёт своё начало в фантастике: людям всегда хотелось летать — не только в воздухе, но и по бескрайним космическим просторам. Как только люди убедились, что земная ось не способна налететь на небесный купол и пробить его, самые пытливые умы начали задаваться вопросом — а что же там, выше? Именно в литературе можно встретить немало упоминаний всевозможных способов отрыва от Земли: не только природные явления типа урагана, но и вполне конкретные технические средства — воздушные шары, сверхмощные пушки, ковры-самолёты, ракеты и прочие костюмы-суперджеты. Хотя первым более или менее реалистичным описанием лётного средства можно назвать миф об Икаре и Дедале.

Постепенно из полёта подражательного (то есть полёта, основанного на подражании птицам) человечество перешло к полёту, основанному на математике, логике и законах физики. Значительная работа авиаторов в лице братьев Райт, Альберта Сантос-Дюмона, Гленна Хаммонда Кёртиса лишь укрепили веру человека в то, что полёт возможен, и рано или поздно холодные мерцающие точки на небе станут ближе, и вот тогда…

Первые упоминания о космонавтике как о науке начались в 30-х годах двадцатого века. Сам термин «космонавтика» появился в названии научного труда Ари Абрамовича Штернфельда «Введение в космонавтику». На родине, в Польше, его трудами научное сообщество не заинтересовалось, зато интерес проявили в России, куда автор и переехал впоследствии. Позже появились другие теоретические работы и даже первые эксперименты. Как наука космонавтика сформировалась лишь в середине 20 века. И кто бы что ни говорил, а дорогу в космос открыла наша Родина.

Основоположником космонавтики считается Константин Эдуардович Циолковский. Когда-то он говорил: «Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчет ». Позже, в1883 году, он высказал мысль о возможности использования реактивного движения для создания межпланетных летательных аппаратов. Но было бы неверно не упомянуть такого человека, как Николай Иванович Кибальчич, который выдвинул саму идею возможности построения ракетного летательного аппарата.

В 1903 году Циолковский публикует научную работу «Исследование мировых пространств реактивными приборами», где он приходит к выводу, что ракеты на жидком топливе могут вывести человека в космос. Расчёты Циолковского показали, что полёты в космос — дело ближайшего будущего.

Чуть позже к работам Циолковского добавились труды зарубежных ракетостроителей: в начале 20-х годов немецкий учёный Герман Оберт также изложил принципы межпланетного полёта. В середине 20-х американец Роберт Годдард начал разрабатывать и построил успешный прототип жидкостного ракетного двигателя.

Труды Циолковского, Оберта и Годдарда стали своеобразным фундаментом, на котором выросло ракетостроение и, позднее, вся космонавтика. Основная научно-исследовательская деятельность велась в трёх странах: в Германии, США и СССР. В Советском Союзе исследовательские работы вели Группа изучения реактивного движения (Москва) и Газодинамическая лаборатория (Ленинград). На их базе в 30-х годах был создан Реактивный институт (РНИИ).

В Германии работали такие специалисты, как Йоханнес Винклер и Вернер фон Браун. Их исследования в области реактивных двигателей дали мощный толчок ракетостроению после второй мировой войны. Винклер долго не прожил, а фон Браун переехал в США и долгое время был самым настоящим отцом космической программы Соединённых Штатов.

В России же дело Циолковского продолжил другой великий русский учёный, Сергей Павлович Королёв.

Именно он создал группу изучения реактивного движения и именно в ней создали и успешно запустили первые отечественные ракеты — ГИРД 9 и 10.

О технологиях, людях, ракетах, развитии двигателей и материалов, решённых проблемах и проделанном пути можно написать столько, что статья получится длиннее расстояния от Земли до Марса, так что опустим часть подробностей и перейдём к самой интересной части — практической космонавтике.

4 октября 1957 года человечество совершило первый успешный запуск космического спутника. Впервые творение рук человеческих проникло за пределы земной атмосферы. В этот день весь мир был поражён успехами советской науки и техники.

Что было доступно человечеству в 1957 году из вычислительной техники? Ну, стоит отметить, что в 1950-х в СССР были созданы первые вычислительные машины, а только в 1957 году в США появился первый компьютер на базе транзисторов (а не радиоламп). Ни о каких гига-, мега- и даже килофлопсах речи не шло. Типичный компьютер того времени занимал пару комнат и выдавал «лишь» пару тысяч операций в секунду (ЭВМ Стрела).

Прогресс космической отрасли был колоссален. Всего за несколько лет точность систем управления ракет-носителей и космических аппаратов выросла настолько, что из погрешности в 20-30 км при выводе на орбиту в 1958 году человек сделал шаг в посадку аппарата на Луне в пятикилометровый радиус к середине 60-х.

Дальше — больше: в 1965 году стало возможным передать на Землю фотографии с Марса (а это расстояние в более чем 200 000 000 километров), а уже в 1980 году — с Сатурна (расстояние — 1 500 000 000 километров!). Говоря о Земле — сейчас совокупность технологий позволяет получать актуальную, достоверную и детальную информацию о природных ресурсах и состоянии окружающей среды

Вместе с освоением космоса шло развитие всех «попутных направлений» — космической связи, телевещания, ретрансляции, навигации и так далее. Спутниковые системы связи стали охватывать практически весь мир, делая возможной двустороннюю оперативную связь с любыми абонентами. Сейчас спутниковый навигатор есть в любой машине (даже в игрушечной), а ведь тогда существование подобного казалось чем-то невероятным.

Во второй половине 20 века началась эра пилотируемых полётов. В 1960-1970-х годах советские космонавты продемонстрировали способность человека работать вне космического корабля, а с 1980-1990-х гг люди стали жить и работать в условиях невесомости чуть ли не годами. Понятное дело, что каждое такое путешествие сопровождалось множеством всевозможных экспериментов — технических, астрономических и так далее.

Огромный вклад в развитие передовых технологий внесли проектирование, создание и использование сложных космических систем. Автоматические космические аппараты, отправляемые в космос (в том числе к другим планетам), по сути дела, являются роботами, которыми управляют с Земли с помощью радиокоманд. Необходимость создания надёжных систем для решения подобных задач привела к более полному пониманию проблемы анализа и синтеза сложных технических систем. Сейчас такие системы находят применение как в космических исследованиях, так и во многих других областях человеческой деятельности.

Взять, к примеру, погоду — привычное дело, в мобильных аппсторах для её вывода существуют десятки и даже сотни приложений. Но где с завидной периодичностью брать снимки облачного покрова Земли, не с самой Земли же? ;) Вот-вот. Сейчас же почти все страны мира для информации о погоде используют космические метеоданные.

Не так фантастически, как 30-40 лет назад звучат слова «космическая кузница». В условиях невесомости можно организовать такое производство, какое просто неосуществимо (или не выгодно) разворачивать в условиях земной гравитации. Например, состояние невесомости можно использовать для получения сверхтонких кристаллов полупроводниковых соединений. Такие кристаллы найдут применение в электронной промышленности для создания нового класса полупроводниковых приборов.

Картинки из моей статьи о производстве процессоров

В отсутствие гравитации свободно парящий жидкий металл и другие материалы легко деформировать слабыми магнитными полями. Это открывает путь для получения слитков любой наперед заданной формы без их кристаллизации в изложницах, как это делается на Земле. Особенность таких слитков - почти полное отсутствие внутренних напряжений и высокая чистота.

Интересные посты с Хабра: habrahabr.ru/post/170865/ + habrahabr.ru/post/188286/

На данный момент во всём мире существует (точнее, функционирует) более десятка космодромов с уникальными наземными автоматизированными комплексами, а также испытательными станциями и всевозможными сложными средствами подготовки к пуску космических аппаратов и ракетоносителей. В России известными на весь мир являются космодромы «Байконур» и «Плесецк», ну и, пожалуй, «Свободный», с которого периодически осуществляются экспериментальные запуски.

В общем… уже сейчас в космосе делается столько всего — иной раз что-нибудь расскажут, не поверишь:)

ПОНАЕХАЛИ!

Москва, метро ВДНХ — с какой стороны ни посмотри, а памятник «Покорителям космоса» нельзя не заметить.

Но не многие знают, что в цокольной части 110-метрового монумента находится интереснейший музей космонавтики, в котором можно во всех подробностях узнать об истории науки: там вам и «Белка» со «Стрелкой», и Гагарин с Терешковой, и скафандры космонавтов с луноходами…

В музее находится (выполненный в миниатюре) Центр управления полётами, где можно наблюдать Международную космическую станцию в реальном времени и осуществлять переговоры с экипажем. Интерактивная кабина «Буран» с системой подвижности и панорамным стереоизображением. Интерактивный познавательный и обучающий класс, выполненный в виде кают. В специальных зонах размещены интерактивные экспонаты, которые включают в себя тренажёры, идентичные тренажёрам в Центре подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина: тренажёр транспортного космического корабля сближения и стыковки, виртуальный тренажёр международной космической станции, тренажёр пилота поискового вертолета. Ну и, конечно же, куда без всяких кино- и фотоматериалов, архивных документов, личных вещей деятелей ракетно-космической отрасли, предметов нумизматики, филателии, филокартии и фалеристики, произведений изобразительного и декоративно-прикладного искусства…

Суровая реальность

Во время написания этой статьи было приятно освежить в памяти историю, но сейчас всё как-то не так оптимистично, что ли — совсем недавно мы были супербизонами и лидерами космического пространства, а сейчас даже спутник вывести на орбиту не можем… Тем не менее, мы живём в очень интересное время — если раньше малейшие технические продвижения шли годами и десятилетиями, то сейчас технологии развиваются значительно стремительней. Взять тот же интернет — ещё не забыты те времена, когда еле-еле открывались WAP-сайты на двухцветных дисплейчиках телефонов, а сейчас мы можем откуда угодно делать на телефоне (в котором и пикселей-то не видно) что угодно. ЧТО УГОДНО. Пожалуй, лучшим завершением данной статьи будет известное выступление американского комика Louis C. K, «Всё превосходно, но все недовольны»:

Еще до начала эры освоения пространства невесомости люди утверждали, что ученые могут изменить не только Землю, но и научиться управлять погодой. Развитие космоса , серьезно повлияло на развитее Земли.

Развитие космоса в СССР связано с именами М.К. Тихонравова и С. П. Королева. В 1945 году была создана группа специалистов РНИИ, которая занималась разработкой проекта первого в мире пилотируемого ракетного аппарата. Планировалось отправить на борту двух космонавтов, для изучения верхних слоев атмосферы.

Космос - уникален тем, что мы ничего о нем не знали длительное время, раньше все, что не могли люди объяснить, казалось нам чем-то из области фантастики. Сегодня увидеть планету с космоса или процессы, происходящие на Солнце, мы можем благодаря именно исследованиям ученым. Сорок с небольшим лет назад был запущен первый искусственный спутник Земли, для космической эры, это совсем не срок. Однако развитие космоса и история уже содержит не одну серию уникальных достижений и открытий, первые из которых делал Советский Союз, США и другие страны.

Сегодня спутников, находящихся на орбите Земли насчитывается тысячи, они уже были на Марсе, Венере и на Луне.

Первый человек в космосе

Одно из важнейших событий, которое содержит история развития космоса и за которым наблюдал весь мир - полет первого человека в космос, осуществленный 12 апреля 1961 года. В пространство невесомости посчастливилось отправиться юному смоленскому парню с невероятной харизмой Юрию Алексеевичу Гагарину. С того момента открылись большие перспективы развития космоса . Затем улетел экипаж, состоящий из нескольких человек, первая женщина попала в космос, создали орбитальную станцию «Мир». Для создания оптимальных условий полета и нахождения в космосе требовалось решить множество задач, которые в дальнейшем послужили толчком в развитии небесной и теоретической механике.

Развитие космоса в России связано с производством инновационных вычислительных машин, что послужило зарождению новой дисциплины - динамике космического полета. Телевещание, космическая связь, системы навигации вышли на новый уровень и уже в 1965 году мы увидели первые фотографии планеты Марс, Сатурн. Без спутниковых навигационных систем сегодня нельзя представить себе транспортную отрасль и работу военной техники. Дело это весьма познавательное развитие космоса в каждой школьной программе включенная такая тема.

Сегодня есть увлекательные методичные материалы «развитие речи космос подготовительная группа », позволяющие получить основную информацию о планетах, звездах, Луне, Солнце. Дети обучаются и проявляют интерес к вопросам о Вселенной. Деткам постарше предлагается освоить «развитие речи космос средняя группа », где уже более научным языком объясняются основные понятия.

Исследования в космосе вывели на новый уровень медицину. Нужно изучить реакцию организма на состояние невесомости, его нервной системы. Чтобы создать максимально комфортные условия жизнеобеспечения и знать, какие задания можно поручать человеку, который находится длительное время в космосе. Определяющую роль играет использование космических ресурсов в создании информационного пространства России, внедрения сети Интернет. Качественный обмен информации сегодня не менее важен, чем обмен оружием. Именно так правильно формируется развитие представлений о космосе .

Пилотируемая космонавтика преследует исключительно мирные цели: грамотное использование ресурсов Земли, решение проблем, связанных с экологическим мониторингом океана и суши, развитее науки.

Космос жив! Космос не может быть мертв. Есть много инновационных проектов, разрабатывающихся по всему миру, которые должны расширить наше понимание Вселенной. Они используют невероятные технологии, но многим из них нужно еще много времени на реализацию. Хотя в астрономических масштабах это совсем не много.

Когда в NASA началось существенное сокращение бюджета, когда закончилась космическая гонка, когда развалился СССР - надежды людей на освоение космоса по всему миру треснули по швами. Но силами частных компаний и инновационных прорывов космических агентств всего мира космос все же будет освоен. Есть масса проектов, которые заставляют двигаться прогресс в сфере планетарной науки, освоения глубокого космоса и поиска внеземных форм жизни.

WorldView-3 предлагает чрезвычайно детальные изображения Земли. Он был создан компанией DigitalGlobe, чьи спутники использовались Google Earth. В настоящее время у компании вокруг Земли вращается пять спутников. WorldView-3 весит 2 тонны, имеет 6 метров в высоту и сканирует 120 000 квадратных километров каждый день. Уровень детализации варьируется от 40 до 20 сантиметров, что позволяет людям видеть отдельные растения или различать марку автомобиля. Также спутник собирает данные о сельскохозяйственных культурах и помогает определить, каким растениям не хватает воды, а какие уже созрели. Исследователи сопоставляют снимки и возможные сценарии развития. WorldView-3 получил название «суперкомпьютер среди спутников».

2. Solar Probe Plus

Этот космический аппарат NASA размером с небольшой автомобиль будет запущен в 2018 году. Среди его задач будет изучение атмосферы Солнца, причем практически вплотную - до 2 миллионов километров от светила. Аппарат обойдет Солнце 24 раза. Первый оборот состоится спустя 2 месяца после запуска на расстоянии 7 миллионов километров от Солнца, а после этого начнется сближение. В конечном счете аппарат подойдет к Солнцу ближе, чем Меркурий. Миссия продлится три года. Зонд оснащен специальным тепловым щитом из композитного углерода, который должен будет защищать его от температуры до 2550 градусов по Цельсию.

3. Батарея для глубокого космоса

Ни одно космическое агентство не отказалось бы от топливного элемента, который можно было бы использовать в ходе миссий . Новый накопитель энергии необходим для прогресса в исследованиях NASA, поэтому организация совсем недавно заключила четыре контракта на его разработку. Хранение энергии критично для миссий на астероиды, Марс или за его пределы. Предложения по этому проекту делают разнообразные центры разработки NASA, правительственные исследовательские центры и академические институты.

EmDrive - это экспериментальная технология двигательной установки, разработка которой находится в ранней стадии. Была создана Робертом Шоером в 2006 году, но в этом году установкой заинтересовалось NASA. Эксперимент, проведенный Гарольдом Уайтом, показал, что , хотя никто и не знает, как. Исследователи всего мира начали делать собственные версии двигателя.

EmDrive - это двигатель на микроволновой тяге с питанием от солнечной электроэнергии, который может быть запущен в глубокий космос без жидкого топлива и разогнать космический аппарат до скорости, намного превышающей доступную сегодня. На самом деле никто не знает, как этот двигатель работает - по сути, он нарушает закон сохранения импульса. Есть мнение, что двигатель работать не будет, поскольку в эксперименте закралась ошибка.

5. Сообщения Hello Kitty

Япония пытается заинтересовать детей и студентов в изучении астрофизики, посылая Hello Kitty в космос на спутнике и принимая отправленные игрушкой сообщения на Земле. Одна из целей проекта - привлечь инвестиции частных компаний в спутники. Поскольку Hello Kitty является одним из самых популярных персонажей в Японии, ее культурная популярность поможет повысить осведомленность о космической технике. Sanrio, материнская компания Hello Kitty, также проводит конкурс, который позволит людям отправлять сообщения своим близким прямо из космоса.

6. «Розетта»

Охотник за кометами «Розетта» на орбите кометы, направляющейся к Солнцу со скоростью 40 000 километров в час. Космический корабль путешествовал к комете 10 лет, чтобы спустить небольшой исследовательский аппарат на ее поверхность в ноябре и сделать забор материала кометы. Цель судна - понять, как планеты могли быть сформированы из комет.

7. Японский космический лифт

Корпорация Obayashi, расположенная в Токио, планирует построить к 2050 году космическую станцию, которая будет на высоте 36 000 километров над Землей. Компания планирует отправлять туристов вверх на лифте из углеродных нанотрубок со скоростью около 200 километров в час (путешествие займет примерно неделю) и питать все устройство солнечными батареями на космической станции, плавающей в качестве противовеса чуть выше. Obayashi говорит, что понятия не имеет, сколько будет стоить такой проект, но работает над ним.

Tethers Unlimited заключила контракт на 500 000 долларов на разработку средства под названием SpiderFab, которое будет использовать 3D-принтеры для создания структур, для помощи нам в поиске внеземной жизни. Основной задачей SpiderFab будет избавить нас от необходимости отправлять что-либо с Земли - все будет собираться прямо в космосе.

3D-печать предлагает массу выгодных преимуществ для освоения космоса: снижение времени путешествий, стоимости, отходов, увеличение настраиваемости и подгонки размеров частей. Не хватало только материалов. NASA разработало 3D-принтер, который может выбирать между различными типами сплавов для печати частей космических аппаратов. SpaceX недавно напечатала главный клапан окислителя для одной из своих ракет с помощью такого принтера. Компания сообщила, что будет использовать технологию в течение трех лет и скоро попытается напечатать двигательную камеру.

Космический самолет Skylon, разработанный британским инженером, может использоваться для самых разных целей, от экстренного реагирования до космический миссий. Принцип посадки и взлета Skylon аналогичен обычному самолету - за исключением того, что ему нужна большая взлетная полоса - но двигатели работают на жидком кислороде и водороде. Команда изобретателей утверждает, что Skylon будет готов к полетам в 2018 году.

10. Напечатанные на 3D-принтерах космические телескопы

Один из аэрокосмических инженеров NASA работает над строительством космического телескопа полностью из 3D-печатных частей. Используя быстрое прототипирование для 3D-печати с использованием металла, NASA утверждает, что может завершить один проект всего за три месяца. трудно изготавливать, поэтому 3D-печать всех частей - от зеркал до камеры - поможет преодолеть материальные и операционные трудности.