55 лет Космической Эры (1957- 2012 гг.)
Дата: 20/09/2012
Тема: Физики и Мироздание


Д.И.Мант, Санкт-Петербург

4 октября 2012 г.  исполняется 55 лет  Космической эры человечества, ознаменованной  запуском первого искусственного спутника Земли (ИСЗ).  Кроме того, 2012 г. отмечен ещё рядом юбилейных дат космонавтики: 155 лет со дня рождения Константина Эдуардовича Циолковского и 125 лет со дня рождения Фридриха Артуровича Цандера - основоположников теории космических полетов; 105 лет со дня рождения Сергея Павловича Королева  и 100 лет со дня рождения Вернера фон Брауна - основоположников практической космонавтики, осуществивших запуск первых спутников Земли, первый полет человека в Космос и  первый полет человека на Луну. 


I этап: Создание ракет-носителей 
 
В первые 10 лет космической эры были созданы  основные ракеты-носители, используемые и сейчас (табл.1). В СССР/России это РН  «Союз» и «Протон», в США - «Атлас» и «Дельта».


I старт
 
Страна
      
 Ракета
 
Вес,  т 
    
1949
     СССР
  Р-2
20.3
1953
     CША
  Редстоун
 
1954
     СССР
  Р-5
 
1956
     США
  Юпитер С
29
1957
     США
  Тор
52- 70
1957
     СССР
  Р-7
387
1957
    США
Атлас A, B,D
118-125
1958
    США
Авангард
10.25
1960
    США
Дельта
30.8
1961
    СССР
Космос
49
1962
    СССР
Р-9
 
1963
    СССР
Союз
310
1965
    СССР
Протон
562
1965
    Франция
Диамант-А
18.4
1969
     СССР
Н-1
2700
1969
     СССР
Циклон-2
184
1970
      Китай
LM1
81.6
1979
      Европа
Ариан-1
210
1985
      СССР
Зенит
472
1987
      СССР
Энергия
2400
1990
      СССР
УР100 Рокот
107
1998
      СССР
Штиль
40
1999
      СССР
Днепр Р-36
210.8
1999
      СССР
Зенит-3SL
472


В 2011 г. космические державы выполнили 84 запуска  ракет-носителей, которые вывели в  космос 131  космический аппарат (КА).

II этап.  Алгоритм межпланетных полетов С.П.Королева
         
II этап развития космонавтики четко определяется календарными датами: 4 октября 1957 г. - запуск первого спутника Земли и 12 апреля 1961 г. -  полет в космос Юрия Гагарина. Этот этап формирования спутниковых систем, начала прокладки трасс автоматическими межпланетными станциями (АМС)  к планетам Солнечной системы и подготовки полета человека в космос.  Если  I  этап связан с именем фон  Брауна,  то II -  с полным правом можно назвать Королевским, так как  за  эти 3.5 года Сергей Павлович Королев с соратниками создал алгоритм межпланетных полетов, материализованный в программе «Е».



Рис.1 Первые искусственные спутники Земли (ИСЗ): I советский ИСЗ (4.10.1957 г.), II советский ИСЗ  (3.11. 1957 г.), I американский ИСЗ (1.02. 1958 г.)

За 3,5 года второго космического этапа в космос было отправлено 55 аппаратов. В этом числе, 41 американский аппарат и 14 советских. 10 КА были с  животными на борту.  Это является свидетельством того, что команда С.П. Королева интенсивно готовилась к запуску  человека в космос.

После запуска первого спутника Советским Союзом, по инициативе С.П.Королева и М.В.Келдыша была начаты программы исследования Луны, Венеры (4.02.1961, 12.02.1961)  и Марса (10.10.1960, 14.10.1960). США в это же время приступили к осуществлению крупномасштабной программы создания серии спутников–шпионов «Дискаверер». Она предусматривала: запуск спутников фоторазведчиков, отработку тормозных двигателей для спуска капсулы с пленкой по баллистической кривой с орбиты и приводнение капсулы на парашюте. С 28 февраля 1959 г. по 12 апреля 1961 г. было запущено 23 спутника «Дискаверер». Только после того, как Н.С.Хрущев подарил президенту США Д.Эйзенхауэру макет нашего лунника, Америка всерьез занялись лунной программой.

2 января 1959 г. впервые в истории человечества рукотворный объект, достигнув 2-й космической скорости, вышел на просторы Вселенной. Это была первая советская космическая ракета С.П.Королева, которую через 4 года (с 1963 г.) стали называть автоматической межпланетной станцией (АМС) «Луна-1». Одновременно с реализацией программ освоения космоса стремительно начала развиваться военная компонента - разработка военных ракет как носителей ядерного оружия.

АМС «Луна-1» - третья (последняя) ступень РН «Восток-Л» представляла собой герметичный контейнер с научной аппаратурой («блок Е»). Вероятно, поэтому все шифры лунной программы С.П. Королева имели код «Е». Королевская программа исследования Луны стала модельным алгоритмом для последующих исследований Дальнего космоса. Гениальность Генерального конструктора заключалась в том, что он стратегически точно просчитывал этапность решения задач, создал алгоритм исследования планет Солнечной системы. Американцы при исследовании Луны и других планет шли по уже «проложенной лыжне».
                                                                 
Е-3. Планировалось проведение мощного (возможно, ядерного) взрыва на поверхности Луны с целью фиксации его наземными средствами наблюдения. Этот этап был исключен. 6 января 1998 г. американцы запустили к Луне АМС «Лунар Проспектор», которая должна была врезаться в Луну, чтобы вызвать образование облака, с целью его анализа на наличие воды на Луне. АМС в Луну врезалась, но облако зафиксировано не было.

III этап. Начало пилотируемой космонавтики.

Человечество начало движение во Вселенную. 12 апреля 1961 г. Юрий Гагарин  первым вступил на эту дорогу. По ней земная цивилизация будет идти до тех пор,  пока будет существовать.


Юрий Алексеевич Гагарин


С этого момента научно-технический прогресс во всех сферах нацелен на жизнеобеспечение человека в космосе. С.П. Королев продолжает отработку  своего алгоритма освоения космоса.

Е-4. При формировании программы этот этап предусматривал создание искусственного спутника Луны (ИСЛ), но (по некоторым источникам) в дальнейшем он был исключен. Полет АМС «Зонд -3» рассматривался как промежуточный этап. Аппараты серии 3МВ предназначались для исследования Венеры и Марса. Станция была запущена в космос 18 июля 1965 г., совершила пролёт мимо Луны и передала чёткие снимки её обратной стороны на Землю. АМС «Зонд-3» хотя и была отправлена к Луне, использовалась для отработки техники дальних космических полётов. Пройдя мимо Луны, она вышла на гелиоцентрическую орбиту, и для проверки работы системы дальней телевизионной связи и радиосвязи передавала сделанный во время полёта снимок Луны с разных расстояний, вплоть до нескольких десятков миллионов километров.

Е-5. Запуск искусственного спутника Луны (ИСЛ). «Луна-10» (31.03.1966); США - «Лунар Орбитер-2» (6.11.1966).

Е-6. Мягкая посадка аппарата на Луну. Этот этап был последним, осуществленным при жизни С.П.Королева. Сергей Павлович умер на операционном столе 14 января 1966 г., а 31 января 1966 г.  стартовала АМС «Луна 9». Через 4 месяца 2 июня 1966 г. США запустили  АМС «Сервейор-1».
 
Е-7. Первоначально этап Е-7 предусматривал запуск ИСЛ и отработку системы телевизионного изображения Луны как со спутника, так и с аппаратов, осуществивших ранее мягкую посадку на Луну. По данным А.К. Цыцулина, передача первых панорам Луны впервые была осуществлена в 1966 г. с помощью телевизионной аппаратуры, установленной на АМС «Луна-9». Но попытка передать изображение Земли не удалась.

Необходимо отметить большое значение работ, проведенных в этот период ленинградским НИИ Телевидения, по фотографированию поверхности Луны и созданию атласа лунной поверхности по результатам полетов АМС «Луна-3» (4.10.1959), «Зонд-3» (18.07.1965), «Луна-9» (31.01.1966), «Молния-1» (25.04.1966) и других КА.  По данным ряда источников, первая телевизионная передача изображения поверхности Луны была осуществлена 31 августа 1967 г. АМС «Рейнджер-7». На каждом «Рейнджере» было установлено по шесть телекамер.

Е-8. Исследование целесообразности использования автоматических самоходных устройств (планетоходов) при изучении планет.

На Марсе работали марсоходы: «Соджунер» (4.07.1997 г. – 27.09. 1997 г.) в ходе программы Mars Pathfinder; «Спирит» (с января 2004 г. по 22 марта 2010 г.). «Оппортьюнити» работает на Марсе с января 2004 г.



Рис.2 Марсоход «Sojourner»; марсоходы-близнецы «Spirit» и «Opportunitу»

Анализируя результаты работ, проведенных на первых трех этапах Космической эры можно сделать следующие выводы:

1. При жизни Генерального конструктора С.П.Королева по всем полетам аппаратов в Космос  мы опережали США.

2. С.П.Королев разработал и проверил на практике алгоритм полетов космических аппаратов вплоть до их посадки на  планеты Солнечной системы. Этот алгоритм практически один к одному используется всеми странами мира, занимающихся космическими исследованиями, до сих пор, что является подтверждением гениальности стратегического  мышления и конструкторской мысли Королева.

Начало этапа пилотируемой космонавтики совпало с самым напряженным периодом «Лунной гонки» и соревнования между СССР и США, особенно после объявления  американцами своей цели – высадки астронавтов на Луну. Обе державы начали интенсивную разработку сверхмощных ракет для вывода полезной нагрузки на околоземную орбиту. На 1 января 2012 г. было запущено 289 пилотируемых космических корабля, на которых в космосе побывало  525 космонавтов.

IV этап. «Лунная гонка»

Десятилетие после полета Ю. Гагарина стало самым интенсивным периодом  развития ракетно-космической техники.  Его с полным основанием можно назвать этапом «Лунной гонки». С другой стороны, это был и самый  драматичный период в соревновании СССР и США за космос, за Луну. Космонавтика в это время развивалась в трех направлениях:

1.     Создание новых ракет-носителей. Проект «Н-1» в СССР - создание ракеты-носителя «Н-1» (в рамках постановления "О важнейших разработках межконтинентальных баллистических и глобальных ракет и ракет-носителей космических объектов") после 3 неудачных стартов был закрыт. В США после не совсем удачных экспериментов с орбитальной станцией «Скайлэб» было прекращено производство ракет «Сатурн-5».



Рис.3 Советская РН  «Н-1»;     американская РН «Сатурн -5»

2. Создание  пилотируемых  космических кораблей (КК).  В СССР: «Восток» (первый старт  12.04.1961 г.), «Восход» (12.10.1964 г.), «Союз»  (23.04.1970 г.).  В США: «Меркурий» (5.05.1961 г.), «Джемини» (23.03.1965 г.), «Аполло» (11.10.1968 г.).  Ракетно-космический комплекс «Союз» начал проектироваться в 1962 г. в ОКБ-1. Королевский «Союз» летает и до сих пор. Об эволюции КК «Союз» см. журнал «Атомная стратегия», № 54, май 2011 г. Работы с КК «Аполлон» в США были прекращены после свертывания работ по орбитальной станции (ОС) «Скайлэб».

К сожалению, не обошлось без трагедий. 27 января 1967 г. в ходе наземных испытаний загорелся корабль «Аполлон-1». Погибли астронавты Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и  Роджер Чаффи. 24 апреля 1967 г. при испытаниях КК «Союз-1» погиб советский космонавт В.М. Комаров.

3. Продолжение разработки и создания АМС  для изучения Луны и других планет Солнечной системы. Это направление развития космонавтики продолжается до сих пор. 

Кульминационным событием IV этапа развития космонавтики стала высадка американских астронавтов на Луну. Даты стартов КК «Аполло» к Луне приведены ниже.
                            «Аполлон-11» 16.07.1969  
                            «Аполлон-12» 14.11.1969
                            «Аполлон-13» 1.04.1970
                            «Аполлон-14» 01.02.1971
                            «Аполлон-15» 26.07.1971
                            «Аполлон-16» 16.04.1972
                            «Аполлон-17» 07.12.1972

Посещение Луны – одно из величайших достижений  научно-технического прогресса  человечества в ХХ веке.  Имена Юрия Гагарина и Нейла Армстронга останутся в памяти землян навечно.

«Лунная» гонка имела весьма драматический характер.  3 августа 1964 г. в СССР вышло постановление  № 655-268, согласно которому Лунная программа была разделена на две программы. С.П. Королев продолжал заниматься проектом Н-1 и посадкой на Луну, а В.Н.Челомей возглавил работы по программе облета Луны. Воодушевленный первым успешным запуском своей ракеты «Протон» 16 июля 1965г., В.Н. Челомей  обрушился с резкой критикой на программу С.П. Королева и ракету Н-1. Его поддержали М.К. Янгель и В.П. Глушко.
                   
Но, как показало время, именно «Протон» - ракета В.Н.Челомея не была отработана до конца, и вся советская космическая программа 1969 г. фактически была сорвана из-за аварий «Протона». С 16 июля 1965 г. (первый пуск ракеты «Протон»)  до 28 ноября 1969 г. было осуществлено 23 запуска ракеты «Протон». Из них 13 были аварийными. В результате аварий погибли 5 зондов (28.09.1967, 22.11.1967, 2.03.1967, 23.04.1968, 20.01.1969), аппараты «Марс-69» (2.04.1969, 22.03.1969) и аппараты для доставки грунта с Луны Е-8-5 (14.06.1969, 23.09.1969, 22.10.1969). До запуска АМС «Луна-15» 13 июля 1969 г. (последняя попытка обогнать американцев в доставке груза) было осуществлено две попытки запуска аппарата Г.Н. Бабакина.  В срочном порядке была разработана станция Е-8-5. Первый старт 14 июня 1969 г. был аварийным. 13 июля 1969 г. с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель «Протон-К», которая вывела на траекторию полёта к Луне АМС «Луна-15». А через три дня 16 июля 1969 г. к Луне стартует КК «Аполлон-11», доставивший на Землю около 28 кг образцов лунного грунта, собранного астронавтами Н. Армстронгом и Э. Олдрином. Наша АМС «Луна-15» достигла Луны одновременно с американцами, но взлететь обратно не смогла.  Вероятнее всего, это произошло из-за того, что был скомкан этап детальной съемки места предполагаемой посадки. Лунный грунт был доставлен АМС «Луна-16» 12 сентября 1970 г. после полета трех «Аполлонов» на Луну.

Этап «Лунной гонки» стал классическим подтверждением того, что конкуренция является мощным двигателем научно-технического прогресса. Внутренняя конкуренция между С.П. Королевым, В.К. Янгелем и В.Н.Челомеем обеспечила создание мощных космических ракет «Союз» и «Протон», которые функционируют до сих пор.  Внешняя конкуренция ускорила высадку человека на Луну и создание орбитальных космических станций. Именно в первые 10-15 лет космической эры были созданы мощные космические системы, заложены проекты, которые продолжаются до сих пор.

V этап. Орбитальные космические станции

19 апреля 1971 г. на орбиту была выведена первая орбитальная  станция «Салют-1». В России проблемой создания ОС занимались К.Э.Циолковский, Ю. В. Кондратюк, Ф. А. Цандер, в Европе - их современники Герман Оберт, Вальтер Гоман, Гвидо фон Пирке, Герман Ноордунг и другие. Может ли человек длительное время работать в космосе? Чтобы ответить на этот вопрос, в начале 1960-х гг. в СССР и США почти одновременно стартовали работы по созданию космических ОС. В нашей стране этим занимались конструкторские бюро под руководством С. П. Королева и его приемника В.П. Мишина и В. Н. Челомея.  К  2012 г. всего было запущено  6 орбитальных космических станций. СССР -  «Салют-1» (19.4.1971г.),  США - «Скайлэб» (14.5.1973), СССР - «Алмаз» (22.06.1977), «Салют-6» (29.9.1977), «Салют-7» (19.4.1982), «Мир» («Салют-8») (20.02.1986), Россия и США - «МКС» (20.11.1998). Развертывание МКС началось запуском 20.11.1998 г. с помощью российской ракеты-носителя "Протон" функционально-грузового блока (ФГБ) "Заря", созданного в России. (ФГБ) "Заря" является первым элементом Международной космической станции. С этого модуля началась сборка МКС (4.12.1998) на околоземной орбите. На начальной стадии сборки ФГБ обеспечивала управление полетом связки модулей, электропитание, связь, прием, хранение и перекачку топлива.


           
Рис.4 ОС «Салют-1», ОС «Скайлэб», ОС «Мир»

Орбитальные станции «Салют» были предварительным этапом при разработке и создании многофункциональных ОС соответствующих современному уровню научно-технического прогресса. Такими станциями стали «Мир» и МКС. При создании ОС «Мир» был отработан королевский метод модульного подхода к строительству космических объектов, использованный им еще при создании первых космических кораблей, состоявших из орбитального и посадочного блоков. При формировании станции «Мир» к базовому блоку (20.02.1986 г.) был пристыкован (31.03.1988) астрофизический модуль «Квант-1» - самый результативный с точки  зрения научных исследований модуль станции. Второй модуль «Квант-2» был пристыкован к ОС «Мир» 26.11.1986 г. Его цель состояла в том, чтобы провести новые научные эксперименты, улучшить системы жизнеобеспечения станции. Научное оборудование на «Кванте-2» включало камеру с высокой разрешающей способностью, спектрометры, рентгеновские датчики, аппарат «Волна». 20.05.1990 г. пристыкован оптический модуль «Спектр»; 31.05.1990 г. - технологический модуль «Кристалл»; 12.11.1995 г. - стыковочный отсек; 23.04.1996 г.- модуль для исследования природных ресурсов Земли «Природа».

За 15 лет существования станции «Мир» на ней побывало 104 космонавта, было осуществлено 142 стыковки с различными космическими КК. Уничтожение станции «Мир» было вызвано, в основном, не финансовыми затруднениями, а нажимом американцев. На этот период приходится основной пик американского проекта «Спейс шаттл». По своим техническим данным ОС «Мир» не удовлетворяла американцев с точки зрения космических технологических исследований с использованием шаттлов. Они препятствовали поступлению инвестиций из других стран, имевших намерение помочь России сохранить станцию. Понимая, что необходимую США орбитальную станцию в короткие сроки без России не создать, они навязали России принятие  решения об уничтожении ОС «Мир» и строительстве МКС. А ведь при создании станции «Мир»» Россия шла впереди США.  
 
С запуском Россией функционально-грузового модуля  «Заря» началось создание  Международной космической станции (МКС). На сегодняшний день МКС является вершиной научно-технического прогресса. Постоянно происходит  патентования «ноу-хау», внедряемых при строительстве и эксплуатации МКС. Если станция «Мир» состояла из 7 модулей, то их число на МКС возросло до 26.

Даты пристыковки  Наименование модулей  Страна-производитель
1.         04.12. 1998                «Заря»                               Россия 
2.         04.12.1998                 «Юнити»                            США
3.         04.12.1998                 PMA-1                               США
4.         04.12.1998                  PMA-2                               США
5.         12.07.2000                 «Звезда»                            Россия
6.         11.10.2000                  Z1                                     США
7.         11.10.2000                  PMA-3                                США
8.         01.12.2000                 P6                                      США
9.         07.02.2001                 «Дестини»                          США   
10.       12.07.2001                 «Квест»                              США
11.        08.04.2002                  S0                                     США
12.        07.10.2002                  S1                                     США
13.        09.09.2006                  P3/P4                                 США
14.        10.12.2006                   P5                                    США
15.        08.06.2007                   S3/S4                                США
16.        08.08.2007                  S5                                      США
17.        23.10.2007                  «Гармония»                         США
18.        07.02.2008                  «Колумб»                            США     
19.       11.03.2008                   JEM ELM-PS                         США
20.       31.05.2008                   JEM PM                               США
21.       15.03.2009                   S6                                      США  
22.       10.11.2009                  «Поиск»                               Россия
23.       08.02.2010                  «Спокойствие»                     ЕС
24.       08.02.2010                  «Купол»                               ЕС
25.      14.05.2010                  «Рассвет»                             Россия  
26.      24.02.2011                   PMM                                    ЕС

Модуль «Заря» был построен и доставлен на орбиту российской стороной. Но сделано это было на средства США, поэтому собственником данного модуля официально является NASA. Для использования российских модулей и других компонентов станции страны-партнёры используют дополнительные двусторонние соглашения. Остальная часть станции (модули США, европейские и японские модули, ферменные конструкции, панели солнечных батарей и два робота-манипулятора) по согласованию сторон используются в следующем временном соотношении (в % от общего времени использования):

1.  «Коламбус» — 51 % для ЕКА, 49 % для NASA
2. «Кибо» — 51 % для JAXA, 49 % для NASA
3. «Дестини» — 100 % для NASA

Дополнительно:

- НАСА может использовать 100 % площадь ферменных конструкций;

- по соглашению с NASA ККА может использовать 2,3 % любых нероссийских компонентов;

- рабочее время экипажа, мощность от солнечных батарей, пользование вспомогательными услугами (погрузка/разгрузка, коммуникационные услуги) — 76,6 % для NASA, 12,8 % для JAXA, 8,3 % для ЕКА и 2,3 % для ККА.

Расходы  на строительство и эксплуатацию МКС оказались намного больше, чем изначально планировалось. В 2005 г., по оценке ЕКА, с начала работ над проектом МКС (с конца 1980-х гг.) до его предполагаемого тогда окончания в 2010 г. было бы израсходовано около $157l млрд. В настоящее время окончание эксплуатации станции планируется в 2016 г. Суммарные затраты всех стран оцениваются в бо́льшую сумму. НАСА больше всего расходует средств на комплекс мероприятий по обеспечению полётов и на управление МКС. Другими словами, текущие эксплуатационные расходы составляют гораздо бо́льшую часть из потраченных средств, чем затраты на строительство модулей и других устройств станции, на подготовку экипажей, и на корабли доставки.

Расходы NASA на МКС, без учёта затрат на шаттлы, с 1994 по 2005 г. составили  $25,6 млрд.

В преддверии окончания полетов шаттлов (в  конце февраля 2011 г.) по инициативе  американцев  на МКС был проведен «Большой сбор» – к МКС пристыковались все существовавшие на тот момент пилотируемые и грузовые корабли.

Хронология «Большого сбора»:

        7.10.2010 г. старт РН «Союз-ФГ»  с КК «Союз ТМА-01М».

        15.12.2010 г. старт РН «Союз-ФГ» с КК «Союз ТМА-20»

        22.01.2011 г. старт РН « Н-2В» с грузовым КК  HTV-2 «Конотри». Стыковка с МКС 27.01.2011        

        28.01.2011 г. старт РН «Союз-У» с КК «Прогресс-М-07М», Стыковка с МКС 30.01.2011.

        16.02.2011 г. старт РН «Ariane-5» с грузовым  КК  «ATV-2  Иоганн Кеплер». Стыковка с МКС 24.02.2011

        20.02.2011 г. «Прогресс М-07М» отстыковался  от МКС и уступил место для стыковки  КК  «ATV-2  Иоганн Кеплер»

        24.02. 2011 г. старт шаттла «Дискавери». Стыковка с МКС 26.02.2011 

        2.03.2011 г. многоцелевой модуль PMM (доставлен шаттлом).        


23 мая 2011 г. космический корабль «Союз ТМА-20» с космонавтами Д. Кондратьевым, П. Несполи, К. Колмен  отстыковался от МКС и отправился в недолгий автономный полет. После отстыковки от МКС  космонавты провели фото- и видеосъемку станции с борта корабля «Союз ТМА-20» перед возвращением на Землю. Почти все корабли «Большого сбора» ещё  были пристыкованы к МКС.


Рис.5 МКС с борта корабля «Союз ТМА-20»


VI этап. « Спейс шаттл» и «Буран»

В мае 1945 г. в Пенемюнде (Германия) в куче дров был найден отчет Э.Зенгера под названием «Дальний бомбардировщик с ракетным двигателем». В работе обстоятельно анализировались технические возможности создания пилотируемой крылатой ракеты большого тоннажа. Автор рассчитал, что с жидкостным ракетным двигателем тягой в 100 т возможен полет на высотах 50-300 км со скоростями 20 000-30 000 км/ч и дальностью полета 20 000-40 000 км. Были подробно исследованы физико-химические процессы сгорания топлив.  Эйген Зенгер, один из первых серьезных исследователей газодинамических и термодинамических процессов в ракетных двигателях, был известен по книге «Техника ракетного полета», опубликованной в 1933 г. Она была переведена и издана в СССР. Своей работой он концептуально предвосхитил проекты американского «Спейс шаттла» и советской системы «Энергия-Буран».

Интенсивное развитие спутниковых систем (навигационных, систем зондирования земли,  теле-  и радиокоммуникационных систем, орбитальных астрономических обсерваторий, разведывательных и т.д.) к началу 1970 гг. с одной стороны, привело к значительному увеличению веса космических аппаратов (что требовало более мощных ракет), с другой стороны, ставило вопрос о необходимости снижения затрат на вывод полезной нагрузки на околоземную орбиту. По мнению автора, именно это послужило основным мотивом, заставившим американцев вспомнить «проект Зенгера» и заняться проектом «Спейс шаттл».

Основными задачами шаттла являлись: доставка, снятие и ремонт на орбите тяжелых космических аппаратов. Параллельно решалась задача доставки и смены экипажа на орбитальных станциях. Как показало время, главная цель – значительное снижение затрат на доставку полезной нагрузки на орбиту – не была достигнута. Вероятно, Одной из причин, по-видимому, было то, что после каждого полета шаттл приходилось практически полностью ремонтировать.



Рис.6 Старт  шаттла «Колумбия» 12.04.1981 г.; последний старт шаттла  «Атлантис»   2011 г.

Всего было изготовлено 6 шаттлов. 

Хронология полетов шаттлов 

КК
Кол.
стартов
Дата первого старта
Enterprise
  
Columbia
28
12.04.1981
Challenger
10
04.04.1983
Discovery
39
30.08.1984
Atlantis
32
03.10.1985
Endeavour
25
07.05.1992

«Enterprise» не летал и фактически представлял собой технологический макет. «Columbia» потерпел катастрофу при посадке 2.02.2003 г. «Challenger» потерпел катастрофу при старте 28.01.1985 г. Последний полет «Discoverу» совершил 24.02.2011 г. «Endeavour» совершил свой последний полет 16.05.2011 г.  Последний полет шаттла «Атлантис» состоялся 8.07.2011 г.

Если при жизни С.П.Королева почти все американские космические проекты являлись калькой с королевских, то после его смерти  почти все  наши проекты стали калькой американских. Это в полной мере относится и к проекту «Энергия-Буран».

Рис.7 ВКС «Буран»: длина  58,765 (ОК — 35,4) м, высота 24,52 м, ширина УРКТС 18,0 м, размах крыла 23,9 м, стартовая масса  2419 (ОК — 105), полезный груз 15-30 т, стартовая тяга 3582 т.
2. МВКС «Space Shuttle»: длина 56,0 м, высота 26 м, размах крыла 23,8 м, стартовая масса 2022 т, ОС  114,3 т, полезный груз 14,5-29,5 т [М. Шмитов, «Техника-молодежи» № 1-12, 2004 г.)]

15.11.1988 г. состоялся первый (и единственный) старт РН «Энергия» с орбитальным кораблем многоразового использования «Буран». Испытательный полет «Бурана» проходил без экипажа, в автоматическом режиме. Ракетой-носителем «Энергия» «Буран» был выведен на высоту 150 км, с которой с помощью маршевых двигателей вышел на орбиту с параметрами: высота в перигее 251.6 км, высота в апогее 265.7 км.

Президент ракетно-космической корпорации Виталий Лопота в августе 2011 г. заявил, что «в РКК «Энергия» есть задел создания эффективной ракеты на основе технологий системы «Энергия-Буран». Ракета может быть создана с использованием двигателя РД-171» [Новостей космонавтики, 17.08.2011 г.].  По его словам, этот проект мог бы стать одним из самых эффективных и экономически выгодных. Поживем – увидим. 

Анализ  итогов 30-летнего  американского проекта  «Спейс-шаттл» свидетельствует о том, что его главной целью была разработка-отработка технологии создания  на  околопланетных орбитах (Луны, Марса и т.д.) долговременных космических станций как первоначальных «пристаней» для экспедиций на эти планеты. Из 28 модулей МКС (на 1.01.2012 г.) около 10 представляли собой фермерские конструкции  и системы герметичных  систем соединения модулей.  Последний модуль  «РММ»» предназначен для дозаправки КК,  прибывающих к планете.

Логическое развитие одного этапа другой выводят космонавтику на новый качественный уровень. С начала ХХI века космонавтика находится в состоянии осмысления достигнутого конструктивно-технологического уровня и ожидания новых этапов познания Вселенной.

Эволюция АМС
    
2 января 1959 г. впервые в мире космический аппарат достиг второй космической скорости. Это была первая АМС - королевская межпланетная станция «Луна-1». Цель её было попадание в Луну. Однако из-за превышения расчетной скорости АМС вышла на пролетную траекторию, и 4.01.1959 г. пролетела   на расстоянии 6 тыс. км от поверхности Луны, выйдя на гелиоцентрическую орбиту. Связь со станцией прекратилась 5.01.1959 г.

Фон Браун, являясь руководителем Лунной программы США, предпринял попытку запуска первой АМС «Пионер-3» ещё в 1958 г. - 6.12.1958 г., но из-за того, что ракета «Юнона-2» не набрала нужной скорости, она вместе со станцией сгорела в плотных слоях атмосферы 7.12.1958 г. После запуска первой АМС к Луне фон Браун заявил, что первый пилотируемый полет к Луне будет совершен в пределах ближайших 8-10 лет, а первая высадка на лунную поверхность состоится через несколько лет после этого. Прогноз фон Брауна оказался достаточно точным. Первый пилотируемый полет к Луне  состоялся через 10 лет после этого заявления, а спустя 8 месяцев человек ступил на поверхность нашего искусственного спутника [А.Б. Железняков и др. «Летопись космической эры» 1995 г., СПб.]

Развитие космических исследований с использованием АМС продолжается в соответствии с  алгоритмом С.П.Королева. 1996 год стал кульминационным в исследованиях планет Солнечной системы с помощью АМС. После неудачного  запуска 16.11.1996 г. АМС «Марс-8» («Марс-96»), запуски  АМС в России прекратились до 9.11. 2011 г. (неудачный запуск АМС  «Фобос-Грунт»).

США на сегодняшний день совершили около 60 запусков, СССР/Россия - 49. В период 1959-1966 гг. (при жизни  С.П. Королева) соотношение запусков к Луне между СССР и США было 14 к 6. На гелеоцентрические орбиты и к другим планетам: 19 к 9. После 1988 г. в России запусков не было (не считая неудачный запуск «Марса-96»), у американцев было запущено 26 АМС по всей Солнечной системе. В последние годы запуски АМС осуществили  Япония, ЕКА, Китай и Индия. Многие АМС трудно идентифицировать с какой-либо страной, т.к. на ней стоят приборы, созданные в разных странах, в том числе, и российские. Более половины АМС было запущено в период «лунной гонки» 1959-1966 гг. К Луне было направлено СССР – 24 АМС, а США - 46. С 1960-х гг. начался штурм Марса. В период с 1960 г. по 1988 г.  в СССР было осуществлено 16 запусков АМС к Марсу. Из них: 4 АМС погибли в авариях ракетоносителей;  3 - остались на орбитах ИСЗ из-за отказов разгонных блоков; с тремя была потеряна связь в период перелета к Марсу; 3 АМС прекратили свое функционирование на орбите ИСМ; и только 3 относительно успешно выполнили свою миссию. Только «Марс-5» (25.07.1973 г.) выполнил задачу полностью. Последняя 17-я попытка запуска АМС к Марсу в 1996 г. оказалась неудачной. На этом запуски АМС в России прекратились.

Научная программа исследования Солнечной системы в США «Discovery»  стартовала в 1961-1962 г. Каждые 10-15 лет она обновляется. В очередной раз  она была пересмотрена и дополнена новыми проектами в 1995 г.

Наименование       Наименование               Старт                          Окончание 
  программы             КА                                                              работы

Discovery-1             NEAR                          17.02.1996                    01.03.2001
Discovery-2             Mars Pathfinder             04.12.1996                   27.09.1997
Discovery-3             Lunar Prospector           07.01.1998                   31.07.1999
Discovery-4             Stardust                      07.02.1999                   15.01.2006
Discovery-5             Genesis                       08.08.2001                    08.09.2004
Discovery-6              CONTOUR                   03.07.2002                    15.08.2002
Discovery-7              MESSENGER                03.08.2004
Discovery-8              Deep Impact               12.01.2005                    04.07.2005
Discovery-9              Dawn                         27.09.2007
Discovery-10            Kepler                         07.03.2009
Discovery-11            GRAIL                         08.09.2011                   планируется

Из выступления академика Э.М.Галимова на заседании Президиума РАН 23.12.2003 г.:  «В американской программе космических исследований на следующее десятилетие (2003-2012) на первом месте стоит многоцелевая и долговременная программа изучения Марса. Ее задача - всестороннее исследование Марса, прежде всего в контексте проблемы происхождения жизни. Американцы вначале потеряли три аппарата: «Mars Observer» (1992), «Mars Climate Observer» (1999) и «Mars Polar Lander» (1999). Но другие экспедиции дали исключительно интересные результаты. «Mars Global Surveyor» (1997), «Mars Odyssey» (2001) дали явные доказательства присутствия воды на Марсе. Автоматически передвигающийся аппарат (ровер) "Mars Pathfinder" сделал наземную видеосъемку и измерил химический состав поверхности» [Вестник РАН, т.74, № 12, 2004].
Кроме планет Солнечной системы ряд АМС направляется к кометам, астероидам. Методичное исследование Дальнего космоса производится с целью познания космических закономерностей для дальнейшего   продвижения человека во Вселенную.

При исследовании движения аппаратов на трассе «Земля – Луна» ни С.П. Королев, ни американские ученые не могли получить данные о влиянии гравитационных полей других планет на траекторию полета космических аппаратов. Впервые они были получены в  результате полета АМС «Пионер» и «Вояджер» в 1970-х гг. Попытка смоделировать этот процесс была осуществлена при полете АМС  «Галилей» и «Кассини». В середине 1960-х годов ученые всего мира, занимающиеся проблемами космонавтики, разрабатывали стратегию изучения межпланетного пространства Солнечной системы. Кроме ограничений, связанных с системами выведения большой полезной нагрузки, существовали проблемы, связанные с гелионавтикой, то есть с полетами в Солнечной системе в условиях неизвестных гравитационных полей. Для установления даты старта существуют четкие временные периоды (в пределах одного месяца), именуемые коридором перелета,  которые определяются окном времени старта и окном времени прибытия к планете.

В 1970-е гг. был разработан проект пролета американских АМС около ряда внешних планет Солнечной системы, получивший название «Большой тур». На примере  миссии АМС «Кассини» (запуск 15.10.1997 г.) видно, что при разработке этого проекта реализовался королевский алгоритм изучения планет Солнечной системы (исследование траекторий, создание искусственных  спутников планет  и т.д.). Добавился новый элемент – отработка техники гравитационного маневра. В процессе полета к Сатурну АМС «Кассини» осуществила четыре гравитационных маневра в полях тяготения Земли, Венеры и Юпитера.

Для реализации проекта «Большой тур» учитывалось конкретное  расположение планет в период 1970-х, 1980-х гг. и в начале ХХI в. Именно это время можно было использовать для пассивного полета автоматических межпланетных станций. Пролет автоматических станций мимо планет позволял существенно увеличить скорость полета и сократить время достижения планет.







Это статья PRoAtom
http://www.proatom.ru

URL этой статьи:
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4030