ЕНКМ_3 часть

На шаттлах проводились кратковременные космические эксперименты. С их помощью на орбиту выводились спутники («Спейслэб», «Спейсхэб») и межпланетные космические аппараты (например, «Магеллан» для изучения Венеры, «Галилео» для съемки Юпитера и его спутников), которые отправлялись к своей цели не с поверхности Земли, а с орбиты (что дешевле). Огромным достоинством шаттлов являлось возможность проведения ремонта и обслуживания, а также коррекции орбит спутников. Так, в 1984 г. научный спутник для изучения Солнца «Солар Макс» был захвачен «рукой-манипулятором» корабля «Челленджер», помещен в грузовой отсек, отремонтирован и возвращен на орбиту. Аналогичным образом в 1992 г. был отремонтирован и запущен на нужную орбиту спутник связи «Интелсат-6». Наилучшим достижением все же считается ремонт Космического телескопа имени Хаббла, который преподнес астрономам огромное количество информации о процессах, происходящих с далекими объектами Вселенной.

В 2011 г. завершилась эпоха эксплуатации кораблей многоразового использования системы «Спейс Шаттл». Всего они совершили 135 полётов, из них: «Дискавери» — 39, «Атлантис» — 33, «Колумбия» — 28, «Индевор» — 25, «Челленджер» — 10. По этой причине запуски новых экипажей к МКС в настоящее время производят только с помощью российских ракет «Союз».

Сейчас в США создаются и тестируются шаттлы нового поколения, такие как военный мини-шаттл Х-37В, который в середине 2010 г. находился на околоземной орбите в течение 224 суток, выполняя секретную миссию.

91

Некоторые другие страны также пытались разработать собственные многоразовые корабли, но реализовать такой проект удалось только Советскому Союзу. В конце 1980-х годов в научнопроизводственном объединении «Энергия» был создан воздушнокосмический самолет «Буран» массой 100 т. и размером 36 м. По внешнему виду и большинству технических характеристик он напоминал американские шаттлы, хотя имел и некоторые принципиальные отличия, а некоторые его системы были более совершенны. 15 ноября 1988 г. «Буран» совершил единственный довольно успешный полет в беспилотном режиме. Позднее из-за отсутствия финансирования эта программа была закрыта. После полета этот корабль хранился в ангаре вблизи космодрома «Байконур». Из-за ветхости крыша этого ангара 15 мая 2002 г. рухнула, похоронив под собой корабль «Буран».

1.3.4. Перспективы пилотируемой космонавтики

В настоящее время основным объектом пилотируемой космонавтики является Международная Космическая Станция (МКС). Решение о создании этой орбитальной станции было подписано между Руководством России и США в 1993 г. В этом проекте кроме космических агентств этих стран участвуют организации Канады, Японии и 12 стран Европы. Идея организации МКС принадлежит Российскому космическому агентству (РКА). В начале 90-х годов прошлого века недостаток финансирования космических программ в России и проекта орбитальной станции «Фридом» (США) заставили

92

руководства РКА и НАСА объединить программы и создать общий проект станции из двух сегментов (российского и американского), собранных из отдельных модулей, общей массой около 400 т.

Строительство МКС началось 20 ноября 1998 г., когда с космодрома Байконур с помощью ракеты «Протон» на орбиту был отправлен функционально-грузовой блок «Заря». Через две недели в шаттле «Индевор» к нему был запущен американский стыковочный модуль «Юнити». Летом 2000 г. к комплексу «Заря»-«Юнити» был пристыкован российский служебный модуль «Звезда». А с ноября этого же года на МКС работают постоянные пилотируемые экспедиции, в которых обязательно принимают участие один российский и один американский космонавт. Доставка грузов и экипажей на орбиту осуществляют российские ракеты-носители «Протон» и «Союз», а также американские многоразовые корабли типа «Спейс Шаттл».

Как и на станции «Мир» на МКС выполняется обширный комплекс научных и технических исследований: изучение Земли из космоса, астрофизические наблюдения, изучение физических и биологических процессов в условиях невесомости, создание, испытание и опытное производство, новых материалов, полупроводников и фармацевтических препаратов. Сейчас на этой орбитальной станции одновременно работают по шесть космонавтов (не считая времени прилета сменных экипажей). Кроме «профессиональных» космонавтов в 2001-2009 гг. на МКС побывало восемь космических туристов, которые выполняли собственные научные эксперименты.

93

Все больше стран мира отправляют свои собственные ракеты в космос. К настоящему моменту девять стран (Россия, США, Франция, Япония, Китай, Великобритания, Индия, Израиль и Иран) с помощью собственных ракет-носителей запустили на околоземную орбиту спутники собственного изготовления.

Запуски ракет-носителей со спутниками и космическими аппаратами на борту производят со специализированных комплексов

–космодромов (по аналогии с аэродромами). Обычно космодромы строят далеко от населенных мест, чтобы отделяющиеся первые ступени ракет не нанесли вред людям и объектам хозяйства. Наиболее выгодно строить космодромы на экваторе, где энергия вращения Земли дает дополнительную энергию запускаемой ракете. В настоящее время запуски в космос производят с 22 космодромов находящихся на разных точках нашей планеты (по 1-му космодрому у Бразилии, Израиля, Индии, Ирана, КНДР, Франции и Южной Корее, 2

–у Японии, 3 – у Китая, 4 – у России и 6 космодромов принадлежат США). Наибольшее число запусков (в среднем 25 стартов в год) производится с арендованного Россией космодрома Байконур на территории Казахстана. Также для вывода на околоземные орбиты используются мобильные космодромы (самолеты, подводные лодки), наиболее известной из них является международный проект «Морской старт» – это бывшая нефтяная платформа, переоборудованная для запуска российских ракет «Зенит» и расположенная точно на экваторе в удаленной от берегов части Тихого океана.

94

Спутников в околоземном пространстве с каждым годом становится все больше. Отработавшие и аварийные спутники, также несгоревшие ступени ракет, различные обломки и даже потерянные космонавтами инструменты становятся «космическим мусором», который является потенциально опасным для пилотируемых аппаратов и работающих спутников. В феврале 2009 г. произошло первое «космическое ДТП», когда по не выясненным причинам столкнулись американский и российский спутники связи «Иридиум33» и «Космос-2251». Оба аппарата распались на сотни фрагментов, которых были занесены в каталог космического мусора.

В 2010 г. начались успешные испытания космических аппаратов, производимых частными компаниями. Так американская компания «СпейсX» запустила в космос тяжелую ракету носитель «Фалькон-9» и космический корабль «Дракон». Предполагается, что этот корабль уже через 2-3 года должен будет доставлять на борт МКС сначала грузы, а потом и космонавтов.

95

1.3.5. Покорение «ближнего» и «дальнего» космоса

Параллельно с пилотируемой космонавтикой проводятся исследования с помощью автоматических космических аппаратов небесных тел, в первую очередь, планет Солнечной системы. Космические зонды (автоматические межпланетные станции, АМС) могут сделать то, что недоступно приборам на Земле или на околоземной орбите: они могут получить подробные изображения далеких объектов с близкого расстояния, измерить электромагнитные поля вокруг них, проделать прямой физический и химический анализ их атмосферы и поверхности, провести сейсмические исследования. Разработка в 20-м веке мощных ракетных двигателей, легких и прочных материалов и конструкций, миниатюрных приборов и особенно развитие электроники сделали возможным практическое осуществление полетов вокруг Земли, к Луне и планетам.

Чтобы аппарат достиг второй космической скорости, необходима энергия, которая требует более мощную ракету-носитель. Разработка мощных и надежных многоступенчатых ракет – это долгое и дорогое дело. Носители для АМС должны быть особенно надежными, поскольку для запуска обычно отводится небольшое временное окно, когда взаимное положение Земли и намеченной цели таково, что перелет требует минимальных затрат энергии. В другое время затраты энергии возрастают настолько, что экспедиция становится практически невозможной. Так, при полетах на Луну оптимальная

96

ситуация возникает раз в месяц, но при полетах к далеким планетам ее нужно ждать многие месяцы и даже годы.

Другой важный фактор – время перелета. Экспедиции к планетам длятся месяцы и годы. Поэтому все приборы зонда должны быть очень надежными, чтобы выполнить сложный комплекс исследований. Это создает нелегкие технические проблемы. Длительный перелет означает, что для питания бортовых систем электричеством нельзя использовать аккумуляторные батареи – необходим генератор, работающий без ограничений по времени. С этой целью при полетах к Луне и планетам земной группы – Меркурию, Венере и Марсу – применяют солнечные элементы. Но за орбитой Марса свет Солнца очень слаб. Поэтому при полетах к Юпитеру и дальше используют изотопный генератор, вырабатывающий ток с помощью термоэлектрического преобразователя из тепла, выделяющегося при распаде радиоактивных изотопов.

Слежение за АМС и управление ими значительно сложнее, чем за спутниками. Для определения точного положения аппарата и передачи на борт команд управления, а также для приема с его борта данных необходимы мощные передатчики и большие антенны на Земле и на самом зонде. Для этих целей были созданы глобальные системы космического радиосопровождения. Ограниченность скорости света приводит к временной задержке при обмене сигналами между центрами управления на Земле и космическими зондами, достигающей нескольких часов при полетах во внешние области Солнечной системы и делающей невозможным управление

97

аппаратом в реальном времени. Поэтому команды передаются заранее, и при возникновении неожиданной ситуации уже бывает поздно что-либо изменить. В связи с этим межпланетные станции снабжают мощным бортовым компьютером, который оценивает реальную ситуацию и вносит коррективы в команды.

Важной задачей также является надежная система ориентации космического аппарата в пространстве. Именно благодаря этой системе возможно управление им и передача на Землю научной информации. Многие экспедиции оказались неудачными из-за случайной кратковременной потери зондом звезд-ориентиров.

Первым объектом исследования беспилотной космонавтики стал спутник Земли – Луна. 2 января 1959 г. в Советском Союзе состоялся запуск аппарата «Луна-1», впервые достигшего второй космической скорости и пролетевшего всего в 6 000 км от Луны. 13 сентября 1959 г. первый земной зонд попал на поверхность другого небесного тела («Луна-2»). А 4 октября 1959 г. «Луна-3» переслала на землю снимки невидимой с Земли стороны Луны.

Первым зондом США, пролетевшим мимо Луны в марте 1959 г., стал «Пионер-4». Следующие американские АМС серии «Рейнджер» достигли Луны в 1964 и 1965 гг. и передали много качественных изображений лунной поверхности. Шесть аппаратов проекта «Сервейор» в 1966-1968 гг. совершили успешные мягкие посадки на поверхность Луны и доказали возможность прилунения пилотируемых космических кораблей серии «Аполлон». Также для реализации этой программы к Луне были запущены пять орбитальных станций «Лунар орбитер», которые в 1966-1967 гг.

98

провели детальную фотосъемку почти всей поверхности нашего спутника.

Впериод с 1966 по 1976 гг. СССР также вел активные космические исследования Луны. Так посадочный аппарат «Луна-9» впервые сделал панорамные снимки поверхности Луны, а «Луна-10» стала первым спутником ее. В ходе подготовки пилотируемых полетов беспилотные корабли серии «Зонд» облетели Луну и вернулись на Землю. Космические станции «Луна-16, -20, -24» в 1970, 1972 и 1976 гг., соответственно, смогли доставить на Землю образцы лунного грунта. В 1970 и 1973 гг. на Луну были отправлены автоматические движущиеся аппараты «Луноход-1 и -2», которые проработали на поверхности Луны несколько месяцев и проехали несколько десятков километров.

В90-е гг. были осуществлены всего две лунные экспедиции – зонды США «Клементина», которая провела исследования Луны в разных диапазонах спектра в 1994 г., и «Лунар проспектор», изучавших магнитное и гравитационное поля и состав поверхности естественного спутника Земли в 1998-1999 гг.

В2000-е гг. началось «возвращение» на Луну. Довольно много аппаратов различных стран начали всесторонние исследования нашего естественного спутника. Американский зонд LRO («Лунный орбитальный разведчик» – Lunar Reconnaissance Orbiter), запущенный

виюне 2009 г. успешно работает на селеноцентрической орбите. На сделанных им фотографиях удалось увидеть следы посадок американских космических кораблей и советских автоматических

станций, совершенных в 1960-1970-х гг., которые еще раз

99

подтвердили достоверность пребывания американских астронавтов на Луне. Также в ходе этой миссии были найдены новые подтверждения существования на Луне значительных запасов воды в виде льда. Также в 2010-м г. к естественному спутнику Земли был запущен китайский спутник «ЧанъЭ-2». В планах космической программы в 2013 г. произойдет запуск аппарата «ЧанъЭ-3», который доставит на лунную поверхность китайский луноход. А еще лет через десять первые космонавты Китая собираются высадиться на Луне.

Изучение Меркурия – ближайшей к Солнцу планеты с близкого расстояния очень сложно с технической точки зрения, так как температура на планете достаточна для плавления свинца и цинка. Поэтому запуски к этой планете выполнялись всего два раза. В 19741975 гг. «Маринер-10» (США) совершил три полета к Меркурию и сфотографировал более половины его поверхности. С помощью полученной информации астрономы узнали точный период вращения планеты, отсутствие у нее атмосферы. 3 августа 2004 г. была отправлена американская АМС «MESSENGER», которая начала изучать планету лишь весной 2011 г. и должна исследовать строение и химический состав планеты.

Венера – самая близкая к Земле планета. Из-за плотной непрозрачной атмосферы она особенно интересна для исследований. Первым аппаратом, который в декабре 1962 г. прошел мимо Венеры, стал американский зонд «Маринер-2», еще два корабля этой серии пролетали мимо планеты в 1967 и 1974 гг. Из-за высокой температуры (~ 500° С) и давления атмосферы, в 100 раз превышающего давление земной атмосферы, для посадки на поверхность Венеры требуется

100