Три поколения космических кораблей, ссср. Космические корабли Как устроены космические корабли

Косцов Матвей

Участник городских научных чтений детей младшего школьного возраста секции "Мир космоса". Ученик рассказывает об устройстве космических кораблей "Восток", "Восход" и "Союз".

Скачать:

Предварительный просмотр:

Городские научные чтения детей младшего школьного возраста

Секция «Мир Космоса»

Тема: «Устройство космических кораблей»

Класс 3 Б МБОУ-гимназии № 2

Научный руководитель Мосолова Г.В., учитель начальных классов

Тула 2013 г.

Введение

Меня очень интересует устройство космических кораблей. Во-первых, потому, что это большой и сложный аппарат, над созданием которого трудится много ученых и инженеров. Во-вторых, корабль на несколько часов или даже суток становится домом для космонавта, где необходимы нормальные человеческие условия – космонавт должен дышать, пить, есть, спать. В процессе полета космонавту требуется по своему усмотрению разворачивать корабль и менять орбиту, то есть корабль при движении в пространстве должен легко управляться. В-третьих, в будущем я бы сам хотел конструировать космические корабли.

Космический корабль предназначен для полетов в космическое пространство одного или нескольких человек и безопасного возвращения на Землю после исполнения задания.

Технические требования к космическому кораблю более жесткие, чем к любым другим космическим аппаратам. Условия полета (перегрузки, температурный режим, давление и т.п.) должны выдерживаться для них очень точно, дабы не создалась угроза жизни человека.

Важная особенность пилотируемого космического корабля – наличие системы аварийного спасения.

Только в России, США и Китае созданы пилотируемые космические корабли, так как эта задача высокой сложности и стоимости. А многоразовые системы пилотируемых космических кораблей имеют только Россия и США.

В данной работе я попытался рассказать об устройстве космических кораблей «Восток», «Восход» и «Союз».

«Восток»

Серия советских космических кораблей «Восток» предназначена для пилотируемых полётов по околоземной орбите. Создавались они под руководством генерального конструктора Сергея Павловича Королёва с 1958 по 1963 год.

Первый пилотируемый полет космического корабля «Восток» с Ю.А. Гагариным на борту состоялся 12 апреля 1961 г., это был первый в мире космический аппарат, позволивший осуществить полёт человека в космос.

Основные научные задачи, стоявшие для корабля «Восток»: изучение воздействий условий орбитального полёта на состояние и работоспособность космонавта, отработка конструкции и систем, проверка основных принципов построения космических кораблей.

Общая масса космического корабля – 4,73 тонны, длина – 4,4 м, максимальный диаметр – 2,43 м.

Корабль состоял из сферического спускаемого аппарата (массой 2,46 тонны и диаметром 2,3 м), также выполняющего функции орбитального отсека и конического приборного отсека. Отсеки механически соединялись между собой при помощи металлических лент и пиротехнических замков. Корабль оснащался системами: автоматического и ручного управления, автоматической ориентации на Солнце, ручной ориентации на Землю, жизнеобеспечения, командно-логического управления, электропитания, терморегулирования и приземления. Для обеспечения задач по работе человека в космическом пространстве корабль снабжался автономной и радиотелеметрической аппаратурой для контроля и регистрации параметров, характеризующих состояние космонавта, конструкции и систем, ультракоротковолновой и коротковолновой аппаратурой для двусторонней радиотелефонной связи космонавта с наземными станциями, командной радиолинией, программно-временным устройством, телевизионной системой с двумя передающими камерами для наблюдения за космонавтом с Земли, радиосистемой контроля параметров орбиты и пеленгации корабля, тормозной двигательной установкой ТДУ-1 и другими системами. Вес космического корабля вместе с последней ступенью ракеты-носителя составлял 6,17 тонны, а их длина в связке – 7,35 м.

Спускаемый аппарат имел два иллюминатора, один из которых размещался на входном люке, чуть выше головы космонавта, а другой, оснащённый специальной системой ориентации, в полу у его ног. Космонавт, одетый в скафандр, размещался в специальном катапультируемом кресле. На последнем этапе посадки, после торможения спускаемого аппарата в атмосфере, на высоте 7 км, космонавт катапультировался из кабины и совершал приземление на парашюте. Кроме того, была предусмотрена возможность приземления космонавта внутри спускаемого аппарата. Спускаемый аппарат имел собственный парашют, однако не был оснащён средствами выполнения мягкой посадки, что грозило оставшемуся в нём человеку серьёзным ушибом при совместном приземлении.

В случае отказа автоматических систем космонавт мог перейти на ручное управление. Корабли «Восток» не были приспособлены для полётов человека на Луну, а также не допускали возможности полёта людей, не прошедших специальной подготовки.

«Восход»

Многоместные космические корабли «Восход» осуществляли полёты на околоземной орбите. Эти корабли фактически повторяли корабли серии «Восток» и состояли из сферического спускаемого аппарата диаметром 2,3 метра, в котором размещались космонавты, и конического приборного отсека (массой 2,27 т., длиной 2,25 м и шириной 2,43 м.), в котором находились топливные баки и двигательная установка. В корабле «Восход-1» космонавты для экономии места располагались без скафандров. В первый космический экипаж входил конструктор спускаемых аппаратов Константин Феоктистов.

«Союз»

«Союз» – серия многоместных космических кораблей для полетов по околоземной орбите.

Ракетно-космический комплекс «Союз» начал проектироваться в 1962 г. как корабль советской программы для облёта Луны.

Корабли этой серии состоят из трёх модулей: приборно-агрегатного отсека, спускаемого аппарата, бытового отсека.

Система энергоснабжения состоит из солнечных батарей и аккумуляторов.

В спускаемом аппарате находятся места для космонавтов, системы жизнеобеспечения, управления, парашютная система. Длина отсека 2,24 м, диаметр 2,2 м. Бытовой отсек имеет длину 3,4 м, диаметр 2,25 м.

Заключение

На космических кораблях используются все лучшие наисовременнейшие разработки человечества, новейшие передовые технологии и бортовое оборудование.

На смену «Востокам», «Восходам» и «Союзам» пришли более совершенные орбитальные станции нового поколения и новых возможностей.

Они открыли еще одну страницу в истории не только российской, но и мировой космонавтики, объединили космонавтов многих стран.

Позже появились «Шаттлы», «Бураны» и другие космические корабли, но основой для разработок современных летательных аппаратов послужили именно эти три, описанные в моей работе.

Я очень надеюсь, что, когда вырасту, тоже смогу создать или помочь в создании нового сверхсовременного космического корабля, который долетит до очень далеких галактик.

Список используемой литературы

1. Энциклопедический словарь юного астронома. Москва. 2006 г. Составитель Ерпылев Н.П.;
2. Энциклопедия для детей. Космонавтика. Москва. 2010 г.
3. Великие подвиги. Серия «Энциклопедия открытий и приключений». Москва. 2008 г.

Как устроена система аварийного спасения экипажа космического корабля aslan wrote in October 24th, 2018

Система аварийного спасения или сокращенно САС это "ракета в ракете", которая венчает шпиль Союза:

Сами же космонавты сидят в нижней части шпиля (которая имеет форму конуса):

САС обеспечивает спасение экипажа как на стартовой площадке, так и на любом участке полета. Тут стоит понимать, что вероятность получить люлей на старте в разы выше, чем в полете. Это как с лампочкой - большинство перегораний происходит в момент включения. Поэтому, первое что делает САС в момент аварии это взлетает в воздух и уносит космонавтов куда-нибудь подальше от распространяющегося взрыва:

Двигатели САС приводят в готовность за 15 минут до старта ракеты.

А вот теперь самое интересное. САС активируется двумя дежурными, которые синхронно нажимают кнопку по команде руководителя полета. Причем команда это обычно название какого-то географического объекта. К примеру, руководитель полета говорит: "Алтай" и дежурные активируют САС. Все как 50 лет назад.

Самое страшное это не приземление, а перегрузка. В новостях со спасенными космонавтами сразу была указана перегрузка - 9g. Это крайне неприятная для обычного человека перегрузка, но для тренированного космонавта не смертельная и даже не опасная. К примеру, в 1975 году Василий Лазарев выхватил перегрузку в 20, а по некоторым данным в 26G. Он не погиб, но последствия поставили крест на карьере.

Как же было сказано, САС уже более 50ти лет. За это время она претерпела множество изменений, но формально основные принципы её работы не изменились. Появилась электроника, множество разных датчиков, повысилась надежность, однако спасение космонавтов по-прежнему выглядит так, как выглядело бы 50 лет назад. Почему? Потому что гравитация, преодоление первой космической скорости и человеческий фактор это величина, по всей видимости неизменная:

Первое успешное тестирование САС провели в 67м году. Вообще-то, пытались облететь Луну беспилотно. Но первый блин вышел комом, поэтому решили заодно САС испытать, чтобы хоть какой-то результат положительный был. Спускаемый аппарат приземлился неповрежденным, а если бы внутри были люди, то они остались бы живы.

А вот так выглядит САС в полете:

КОСМИЧЕСКИЕ КОРАБЛИ (КК) - космические летательные аппараты, предназначенные для полета людей - .

Первый полет в космос на космическом корабле «Восток» совершил 12 апреля 1961 г. советский летчик-космонавт Ю. А. Гагарин. Масса КК «Восток» вместе с космонавтом - 4725 кг, максимальная высота полета над Землей - 327 км. Полет Юрия Гагарина продолжался всего 108 мин, но он имел историческое значение: было доказано, что человек может жить и работать в космосе. «Он всех нас позвал в космос», - сказал о американский космонавт Нейл Армстронг.

КК запускаются либо с самостоятельной целью (проведение научно-технических исследований и экспериментов, наблюдения из космоса Земли и природных явлений в окружающем пространстве, испытания и отработка новых систем и оборудования), либо с целью доставки экипажей на орбитальные станции. КК создают и запускают СССР и США.

Всего до 1 января 1986 г. было осуществлено 112 полетов КК различных типов с экипажами: 58 полетов советских КК и 54 американских. В этих полетах использовались 93 КК (58 советских и 35 американских). На них совершили полеты в космос 195 человек - 60 советских и 116 американских космонавтов, а также по одному космонавту из Чехословакии, Польши, ГДР, Болгарии, Венгрии, Вьетнама, Кубы, Монголии, Румынии, Франции и Индии, которые совершили полеты в составе международных экипажей на советских КК «Союз» и орбитальных станциях «Салют», три космонавта из ФРГ и по одному космонавту из Канады, Франции, Саудовской Аравии, Нидерландов и Мексики, которые совершили полеты на американских КК многоразового использования «Спейс Шаттл».

В отличие от автоматических космических летательных аппаратов каждый космический корабль имеет три основных обязательных элемента: герметический отсек с системой жизнеобеспечения, в котором живет и работает в космосе экипаж; спускаемый аппарат для возвращения экипажа на Землю; системы ориентации, управления и двигательную установку для изменения орбиты и схода с нее перед посадкой (последний элемент характерен для многих автоматических ИСЗ и АМС).

Система жизнеобеспечения создает и поддерживает в герметическом отсеке условия, необходимые для жизни и деятельности человека: искусственную газовую среду (воздух) определенного химического состава, с определенными давлением, температурой, влажностью; удовлетворяет потребности экипажа в кислороде, пище, воде; удаляет отходы жизнедеятельности человека (например, поглощает выдыхаемый человеком углекислый газ). При кратковременных полетах запасы кислорода могут храниться на борту КК, при длительных кислород может получаться, например, путем электролиза воды или разложения углекислого газа.

Спускаемые аппараты для возвращения экипажа на Землю используют парашютные системы для уменьшения скорости снижения перед посадкой. Спускаемые аппараты американских КК совершают посадку на водную поверхность, советских КК - на твердую земную поверхность. Поэтому спускаемые аппараты КК «Союз» дополнительно имеют двигатели мягкой посадки, срабатывающие непосредственно у поверхности и резко снижающие скорость посадки. Спускаемые аппараты имеют также мощные наружные теплозащитные экраны, так как при входе в плотные слои атмосферы с большими скоростями их внешние поверхности из-за трения о воздух нагреваются до очень высоких температур.

Космические корабли СССР: «Восток», «Восход» и «Союз». Выдающаяся роль в их создании принадлежит академику С. П. Королеву. На этих космических кораблях были совершены замечательные полеты, ставшие этапными в развитии космонавтики. На КК «Восток-3» и «Восток-4» космонавты А. Г. Николаев и П. Р. Попович выполнили впервые групповой полет. КК «Восток-6» поднял в космос первую женщину-космонавта В. В. Терешкову. Из корабля «Восход-2», пилотируемого П. И. Беляевым, космонавт А. А. Леонов впервые в мире совершил выход в открытый космос в специальном скафандре. Первая экспериментальная орбитальная станция на орбите спутника Земли была создана путем стыковки кораблей «Союз-4» и «Союз-5», пилотируемых космонавтами В. А. Шаталовым и Б. В. Волыновым, А. С. Елисеевым, Е. В. Хру-новым. А. С. Елисеев и Е. В. Хрунов вышли в открытый космос и перешли в корабль «Союз-4». Многие корабли «Союз» использовались для доставки экипажей на орбитальные станции «Салют».

Космический корабль «Восток»

КК «Союз» - наиболее совершенные пилотируемые космические аппараты, созданные в СССР. Они предназначены для выполнения широкого круга задач в околоземном космическом пространстве: обслуживания орбитальных станций, изучения воздействия условий длительного космического полета на организм человека, проведения экспериментов в интересах науки и народного хозяйства, испытаний новой космической техники. Масса КК «Союз» - 6800 кг, максимальная длина - 7,5 м, максимальный диаметр - 2,72 м, размах панелей с солнечными батареями - 8,37 м, общий объем жилых помещений - 10 м3. Корабль состоит из трех отсеков: спускаемого аппарата, орбитального отсека и приборно-агрегатного отсека.

Космический корабль «Союз-19».

В спускаемом аппарате экипаж находится на участке выведения корабля на орбиту, при управлении кораблем в полете по орбите, при возвращении на Землю. Орбитальный отсек - лаборатория, в которой космонавты проводят научные исследования и наблюдения, занимаются физическими упражнениями, питаются и отдыхают. В этом отсеке оборудованы места для работы, отдыха и сна космонавтов. Орбитальный отсек можно использовать в качестве шлюзовой камеры для выхода космонавтов в открытый космос. В приборно-агрегатном отсеке размещается основная бортовая аппаратура и двигательные установки корабля. Часть отсека герметична. Внутри ее поддерживаются условия, необходимые для нормального функционирования системы терморегулирования, энергопитания, аппаратуры радиосвязи и телеметрии, приборов системы ориентации и управления движением. В негерметичной части отсека смонтирована жидкостная реактивная двигательная установка, которая используется для маневрирования КК на орбите, а также для схода корабля с орбиты. Она состоит из двух двигателей тягой по 400 кг каждый. В зависимости от программы полета и заправки топливом двигательной установки КК «Союз» может совершать маневры по высоте до 1300 км.

До 1 января 1986 г. были запущены 54 КК типа «Союз» и его усовершенствованного варианта «Союз Т» (из них 3 - без экипажа).

Ракета-носитель с космическим кораблём «Союз-15» перед стартом.

Космические корабли США: одноместные «Меркурий» (было запущено 6 КК), двухместные «Джемини» (10 КК), трехместные «Аполлон» (15 КК) и многоместные КК многоразового использования, созданные по программе «Спейс Шаттл». Наибольший успех был достигнут американской космонавтикой с помощью КК «Аполлон», предназначенных для доставки экспедиций на Луну. Всего было предпринято 7 таких экспедиций, из них 6 были успешными. Первая экспедиция на Луну состоялась 16-24 июля 1969 г. на КК «Аполлон-11», пилотируемом экипажем в составе космонавтов Н. Армстронга, Э. Олдрина и М. Коллинза. 20 июля Армстронг и Олдрин в лунном отсеке корабля высадились на Луну, в то время как Коллинз в основном блоке «Аполлона» совершал полет по окололунной орбите. Лунный отсек пробыл на Луне 21 ч 36 мин, из них более 2 ч космонавты находились непосредственно на поверхности Луны. Затем они стартовали с Луны в лунном отсеке, состыковались с основным блоком «Аполлона» и, сбросив использованный лунный отсек, взяли курс на Землю. 24 июля экспедиция благополучно приводнилась в Тихом океане.

Третья по счету экспедиция на Луну оказалась неудачной: на пути к Луне с «Аполлоном-13» произошла авария, высадка на Луну была отменена. Обогнув наш естественный спутник и преодолев колоссальные трудности, космонавты Дж. Ловелл, Ф. Хейс и Дж. Суид-жерт вернулись на Землю.

На Луне американские космонавты вели научные наблюдения, разместили приборы, которые работали после их отлета с Луны, доставили на Землю образцы лунного грунта.

В начале 80-х гг. в США был создан КК нового типа - космический корабль многоразового использования «Спейс Шаттл» («Космический челнок»). Конструктивно космическая транспортная система «Спейс Шаттл» представляет собой орбитальную ступень - самолет с тремя жидкостными ракетными двигателями (ракетоплан), - крепящуюся к наружному подвесному топливному баку с двумя твердотопливными ускорителями. Подобно обычным ракетам-носителям корабли «Спейс Шаттл» стартуют вертикально (стартовый вес системы - 2040 т). Топливный бак после использования отделяется и сгорает в атмосфере, ускорители после отделения приводняются в Атлантическом океане и могут использоваться повторно.

Стартовый вес орбитальной ступени примерно 115 т, включая полезную нагрузку весом около 30 т и экипаж из 6-8 космонавтов; длина фюзеляжа - 32,9 м, размах крыльев - 23,8 м.

После выполнения задач в космосе орбитальная ступень возвращается на Землю, совершая посадку, как обычный самолет, и в дальнейшем может использоваться повторно.

Основное назначение КК «Спейс Шаттл» - выполнение челночных рейсов по маршруту «Земля - орбита - Земля» для доставки на сравнительно низкие орбиты полезных нагрузок (спутников, элементов орбитальных станций и т. п.) различного назначения, а также проведения в космосе различных исследований и экспериментов. Министерство обороны США планирует широкое использование КК «Спейс Шаттл» для милитаризации космоса, против чего решительно выступает Советский Союз.

Первый полет КК многоразового использования «Спейс Шаттл» состоялся в апреле 1981 г.

До 1 января 1986 г. состоялось 23 полета КК этого типа, при этом использовались 4 орбитальные ступени «Колумбия», «Чэлленджер», «Диска вер и» и «Атлантис».

В июле 1975 г. на околоземной орбите был выполнен важный международный космический эксперимент: в совместном полете участвовали корабли двух стран - советский «Союз-19» и американский «Аполлон». На орбите корабли состыковались, и в течение двух дней существовала космическая система из космических кораблей двух стран. Значение этого эксперимента в том, что была решена крупная научно-техническая проблема совместимости кораблей для выполнения программы совместного полета со сближением и стыковкой, взаимным переходом экипажей, совместными научными исследованиями.

Совместный полет КК «Союз-19», пилотируемого космонавтами А. А. Леоновым и В. Н. Кубасовым, и КК «Аполлон», пилотируемого космонавтами Т. Стаффордом, В. Брандом и Д. Слейтоном, стал историческим событием в космонавтике. Этот полет показал, что СССР и США могут сотрудничать не только на Земле, но и в космосе.

В период с марта 1978 г. по май 1981 г. на советских КК «Союз» и орбитальной станции «Салют-6» состоялись полеты девяти международных экипажей по программе «Интеркосмос». В космосе международные экипажи выполняли большую научную работу - провели около 150 научно-технических экспериментов в области космической биологии и медицины, астрофизики, космического материаловедения, геофизики, наблюдения Земли с целью изучения ее природных ресурсов.

В 1982 г. на советском КК «Союз Т-6» и орбитальной станции «Салют-7» совершил полет советско-французский международный экипаж, а в апреле 1984 г. на советском КК «Союз Т-11» и орбитальной станции «Салют-7» совершили полет советские и индийский космонавты.

Полеты международных экипажей на советских КК и орбитальных станциях имеют большое значение для развития мировой космонавтики и развития дружественных связей между народами различных стран.

Приборная панель корабля «Восток-1» Ю. А. Гагарина. Центральный Музей Вооруженных Сил, Москва

Общая масса космического корабля достигала 4,73 тонны, длина (без антенн) - 4,4 м, а максимальный диаметр - 2,43 м.

Корабль состоял из сферического спускаемого аппарата (массой 2,46 тонны и диаметром 2,3 м) также выполняющего функции орбитального отсека и конического приборного отсека (массой 2,27 тонны и максимальным диаметром 2,43 м). Масса теплозащиты от 1.3 тонны до 1.5 тонн. Отсеки механически соединялись между собой при помощи металлических лент и пиротехнических замков. Корабль оснащался системами: автоматического и ручного управления, автоматической ориентации на Солнце, ручной ориентации на Землю, жизнеобеспечения (рассчитаной на поддержание внутренней атмосферы, близкой по своим параметрам к атмосфере Земли в течение 10 суток), командно-логического управления, электропитания, терморегулирования и приземления. Для обеспечения задач по работе человека в космическом пространстве корабль снабжался автономной и радиотелеметрической аппаратурой для контроля и регистрации параметров, характеризующих состояние космонавта, конструкции и систем, ультракоротковолновой и коротковолновой аппаратурой для двусторонней радиотелефонной связи космонавта с наземными станциями, командной радиолинией, программно-временным устройством, телевизионной системой с двумя передающими камерами для наблюдения за космонавтом с Земли, радиосистемой контроля параметров орбиты и пеленгации корабля, тормозной двигательной установкой ТДУ-1 и другими системами.

Вес космического корабля вместе с последней ступенью ракеты-носителя составлял 6,17 тонны, а их длина в связке - 7,35 м.

При разработке спускаемого аппарата конструкторами была выбрана осесимметричная сферическая форма, как наиболее хорошо изученная и имеющая стабильные аэродинамические характеристики для всех диапазонов углов атаки на разных скоростях движения. Это решение позволяло обеспечить приемлемую массу тепловой защиты аппарата и реализовать наиболее простую баллистическую схему спуска с орбиты. В тоже время, выбор баллистической схемы спуска обуславливал высокие перегрузки, которые предстояло испытать человеку, работающему на борту корабля.

Спускаемый аппарат имел два иллюминатора, один из которых размещался на входном люке, чуть выше головы космонавта, а другой, оснащённый специальной системой ориентации, в полу у его ног. Космонавт одетый в скафандр, размещался в специальном катапультируемом кресле. На последнем этапе посадки, после торможения спускаемого аппарата в атмосфере, на высоте 7 км, космонавт катапультировался из кабины и совершал приземление на парашюте. Кроме того, была предусмотрена возможность приземления космонавта внутри спускаемого аппарата. Спускаемый аппарат имел собственный парашют, однако не был оснащён средствами выполнения мягкой посадки, что грозило оставшемуся в нём человеку серъёзным ушибом при совместном приземлении.

Аппаратура кораблей «Восток» была выполнена как можно более простой. Манёвр возвращения обычно обрабатывался по автоматической команде, передаваемой по радио с Земли. С целью горизонтальной ориентации корабля использовались инфракрасные датчики. Выравнивание вдоль оси орбиты выполнялось при помощи звёздных и солнечных датчиков ориентации.

В случае отказа автоматических систем космонавт мог перейти на ручное управление. Это было возможно за счёт использования оригинального оптического ориентатора «Взор», установленного на полу кабины. На иллюминаторе размещалась кольцевая зеркальная зона, а на специальном матовом экране были нанесены стрелки, указывающие направление смещения земной поверхности. Когда космический корабль был правильно сориентирован относительно горизонта все восемь визиров зеркальной зоны освещались солнцем. Наблюдение земной поверхности через центральную часть экрана («бег Земли») позволяло определить направление полёта.

Решить, когда следует начать манёвр возвращения космонавту помогал другой прибор - небольшой глобус с часовым механизмом, который показывал текущее положение корабля над Землёй. Зная исходную точку положения можно было с относительной точностью определить место предстоящей посадки.

Эта ручная система могла быть использована только на освещённой части орбиты. Ночью Земля не могла наблюдаться через «Взор». Автоматическая система ориентации должна была иметь возможность работать в любое время.

Корабли «Восток» не были приспособлены для полётов человека на Луну, а также не допускали возможности полёта людей не прошедших специальной подготовки. Во многом это обуславливалось конструкцией спускаемого аппарата корабля, ласково именуемого Шарик . Сферическая форма спускаемого аппарата не предусматривала использования двигателей ориентации. Аппарат походил на шар, основной вес которого был сконцентрирован в одной части, таким образом, при движении по баллистической траектории он автоматически разворачивался тяжёлой частью вниз. Баллистический спуск означал восьмикратную перегрузку при возвращении с земной орбиты и двадцатикратную при возвращении от Луны. Похожим баллистическим аппаратом была капсула «Меркурий»; корабли «Джемини», «Аполлон» и «Союз» благодаря своей форме и смещённому центру тяжести позволяли снизить испытываемые перегрузки (3 G для возвращения с околоземной орбиты и 8 G при возвращении с Луны), и обладали достаточной манёвренностью для изменения точки посадки.

Советские корабли «Восток» и «Восход» также, как американский «Меркурий» не умели выполнять орбитальные манёвры, допуская лишь выполнение поворотов относительно основных осей. Повторный запуск двигательной установки не предусматривался, она использовалась лишь с целью выполнения возвратного тормозного манёвра. Тем не менее, Сергей Павлович Королёв перед началом разработки «Союза» рассматривал возможность создания манёвренного «Востока». Этот проект подразумевал стыковку корабля со специальными разгонными модулями, что в перспективе позволяло использовать его в задаче по облёту Луны. Позднее идея манёвренной версии корабля «Восток» была реализована в разведывательных спутниках «Зенит» и специализированных спутниках «Фотон».

Пилоты космических кораблей «Восток»

Космические корабли «Восток». 12 апреля 1961 г. трехступенчатая ракета-носитель доставила на околоземную орбиту космический корабль «Восток», на борту которого находился гражданин Советского Союза Юрий Алексеевич Гагарин.

Трехступенчатая ракета-носитель состояла из четырех боковых блоков (I ступень), расположенных вокруг центрального блока (II ступень). Над центральным блоком помещена III ступень ракеты. На каждом из блоков I ступени был установлен четырех-камерный жидкостно-реактивный двигатель РД-107, а на II ступени — четырехкамерный реактивный двигатель РД-108. На III ступени был установлен однокамерный жидкостно-реактивный двигатель с четырьмя рулевыми соплами.

Ракета-носитель «Восток»

1 — головной обтекатель; 2 — полезный груз; 3 — кислородный бак; 4 — экран; 5 — керосиновый бак; 6 — управляющее сопло; 7 — жидкостный ракетный двигатель (ЖРД); 8 — переходная ферма; 9 — отражатель; 10 — приборный отсек центрального блока; 11 и 12 — варианты головного блока (с АМС «Луна-1» и с АМС «Луна-3» соответственно).

Корабль «Восток» состоял из соединенных вместе спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека. Масса корабля около 5 т.

Спускаемый аппарат (кабина экипажа) был выполнен в виде шара диаметром 2,3 м. В спускаемом аппарате было установлено кресло космонавта, приборы управления, система жизнеобеспечения. Кресло располагалось таким образом, чтобы возникающая при взлете и посадке перегрузка оказывала на космонавта наименьшее действие.

Космический корабль «Восток»

1 — спускаемый аппарат; 2 — катапультируемое кресло; 3 — баллоны со сжатым воздухом и кислородом; 4 — тормозной ракетный двигатель; 5 — третья ступень ракеты-носителя; 6 — двигатель третьей ступени.

В кабине поддерживалось нормальное атмосферное давление и такой же, как на Земле, состав воздуха. Шлем скафандра был открыт, и космонавт дышал воздухом кабины.

Мощная трехступенчатая ракета-носитель выводила корабль на орбиту с максимальной высотой над поверхностью Земли 320 км и минимальной— 180 км.

Рассмотрим, как устроена система приземления корабля «Восток». После включения тормозного двигателя скорость полета уменьшалась и начиналось снижение корабля.

На высоте 7000 м открывалась крышка люка и из спускаемого аппарата выстреливалось кресло с космонавтом. В 4 км от Земли кресло отделялось от космонавта и падало, а он продолжал спуск на парашюте. На 15-метровом шнуре (фале) вместе с космонавтом спускался неприкосновенный аварийный запас (НАЗ) и лодка, которая автоматически надувалась при посадке на воду.

Независимо от космонавта на высоте 4000 м раскрывался тормозной парашют спускаемого аппарата и скорость падения его существенно уменьшалась. В 2,5 км от Земли раскрывался основной парашют, плавно опускающий аппарат на Землю.

Космические корабли «Восход». Расширяются задачи космических полетов и соответственно совершенствуются космические корабли. 12 октября 1964 г. сразу три человека поднялись в космос на корабле «Восход»: В. М. Комаров (командир корабля), К. П. Феоктистов (ныне доктор физико-математических наук) и Б. Б. Егоров (врач).

Новый корабль существенно отличался от кораблей серии «Восток». Он вмещал трех космонавтов, имел систему мягкой посадки. «Восход-2» имел шлюзовую камеру для выхода из корабля в открытый космос. Он мог не только спускаться на сушу, но и приводняться. Космонавты находились в первом корабле «Восход» в полетных костюмах без скафандров.

Полет корабля «Восход-2» состоялся 18 марта 1965 г. На борту находился командир летчик-космонавт П. И. Беляев и второй пилот летчик-космонавт А. А. Леонов.

После выхода космического корабля на орбиту была раскрыта шлюзовая камера. Шлюзовая камера развернулась с наружной стороны кабины, образовав цилиндр, в котором мог разместиться человек в скафандре. Изготовлен шлюз из прочной герметичной ткани, и в сложенном состоянии он занимает мало места.

Космический корабль «Восход-2» и схема шлюзования на корабле

1,4,9, 11 — антенны; 2 — телевизионная камера; 3 — баллоны со сжатым воздухом и кислородом; 5 — телевизионная камера; 6 — шлюз до наполнения; 7 — спускаемый аппарат; 8 — агрегатный отсек; 10 — двигатель системы торможения; А — наполнение шлюза воздухом; Б — выход космонавта в шлюз (люк открыт); В — выпуск воздуха из шлюза наружу (люк закрыт); Г — выход космонавта в космос при открытом наружном люке; Д — отделение шлюза от кабины.

Мощная система наддува обеспечила наполнение шлюза воздухом и создание в нем такого же давления, как и в кабине. После того как давление в шлюзе и в кабине выравнялось, А. А. Леонов надел ранец, в котором размещались баллоны с сжатым кислородом, подключил провода связи, открыл люк и «перешел» в шлюз. Покинув шлюз, он удалился на некоторое расстояние от корабля. С кораблем его связывала только тонкая нить фала, человек и корабль движутся рядом.

Двадцать минут А. А. Леонов находился вне кабины, из них двенадцать минут — в свободном полете.

Первый выход человека в космическое пространство позволил получить ценнейшую информацию для последующих экспедиций. Было доказано, что хорошо подготовленный космонавт даже в условиях открытого космоса может выполнять различные задания.

Корабль «Восход-2» был доставлен на орбиту ракетно-космической системой «Союз». Унифицированная система «Союз» начала создаваться под руководством С. П. Королева уже в 1962 г. Она должна была обеспечить не отдельные прорывы в космос, а его планомерное обживание как новой сферы обитания и производственной деятельности.

При создании ракеты-носителя «Союз» основной доработке подверглась головная часть, фактически она была создана заново. Это было вызвано единственным требованием — обеспечить спасение космонавтов при аварии на стартовой площадке и атмосферном участке полета.

«Союз» — третье поколение космических кораблей. Корабль «Союз» состоит из орбитального отсека, спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека.

В кабине спускаемого аппарата расположены кресла космонавтов. Форма кресла позволяет легче переносить перегрузки, возникающие при взлете и посадке. На кресле расположены ручка управления ориентацией корабля и ручка управления скоростью при маневрировании. Специальный амортизатор смягчает удары, возникающие при посадке.

На «Союзе» имеются две автономно действующие системы жизнеобеспечения: система жизнеобеспечения кабины и система жизнеобеспечения скафандра.

Система жизнеобеспечения кабины поддерживает в спускаемом аппарате и орбитальном отсеке привычные для человека условия: давление воздуха около 101 кПа (760 мм рт. ст.), парциальное давление кислорода около 21,3 кПа (160 мм рт. ст.), температуру 25—30°С, относительную влажность воздуха 40—60%.

Система жизнеобеспечения производит очистку воздуха, собирает и хранит отходы. Принцип работы системы очистки воздуха основан на использовании кислородосодержащих веществ, поглощающих углекислый газ и часть влаги из воздуха и обогащающих его кислородом. Регулирование температуры воздуха в кабине производится с помощью радиаторов, установленных на наружной поверхности корабля.

Ракета-носитель «Союз»

Стартовая масса, т - 300

Масса полезного груза, кг

«Союз» - 6800

«Прогресс» - 7020

Тяга двигателей, кН

I ступени - 4000

II ступени - 940

III ступени - 294

Максимальная скорость, м/с 8000

1— система аварийного спасения (САС); 2 —пороховые ускорители; 3 — корабль «Союз»; 4 — стабилизирующие щитки; 5 и 6 — топливные баки III ступени; 7 — двигатель III ступени; 8 — ферма между II и III ступенями; 9 — бак с окислителем I ступени; 10 — бак с окислителем I ступени; 11 и 12—баки с горючим I ступени; 13 — бак с жидким азотом; 14 — двигатель I ступени; 15 — двигатель II ступени; 16 — камера управления; 7 — воздушный руль.

Автобус подъехал к стартовой позиции. Из него вышли космонавты и направились к ракете. В руке у каждого чемоданчик. Очевидно, многие сочли, что там уложено самое необходимое для дальней дороги. Но если присмотреться внимательно, то можно заметить, что чемоданчик связан с космонавтом гибким шлангом.

Скафандр ведь необходимо непрерывно вентилировать, чтобы удалять выделяемую космонавтом влагу. В чемоданчике находится вентилятор с электроприводом и источник электроэнергии — аккумуляторная батарея.

Вентилятор засасывает воздух из окружающей атмосферы и прогоняет его через вентилирующую систему скафандра.

Подойдя к открытому люку корабля, космонавт отсоединит шланг и войдет в корабль. Заняв свое место в рабочем кресле корабля, он подсоединится к системе жизнеобеспечения скафандра и закроет иллюминатор шлема. С этого момента воздух в скафандр подается вентилятором (150—200 л в мин). Но если давление в кабине начнет падать, то включится аварийная подача кислорода из специально предусмотренных баллонов.

Варианты головного блока

I — с кораблем «Восход-2»; II—с кораблем «Союз-5»; III — с кораблем «Союз-12»; IV — с кораблем «Союз-19»

Космический корабль «Союз Т» создан на базе корабля «Союз». «Союз Т-2» впервые выведен на орбиту в июне 1980 г. экипажем в составе командира корабля Ю. В. Малышева и бортинженера В. В. Аксенова. Новый корабль создан с учетом опыта разработки и эксплуатации КК «Союз» — состоит из орбитального (бытового) отсека с агрегатом стыковки, спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека новой конструкции. На «Союзе Т» установлены новые бортовые системы, в том числе радиосвязи, ориентации, управления движением, и бортовой вычислительный комплекс. Стартовая масса корабля 6850 кг. Расчетная продолжительность автономного полета 4 суток, в составе орбитального комплекса 120 суток.

С. П. Уманский

1986 «Космонавтика сегодня и завтра»