КОСМОНАВТИКА ч.3

Автор: 1.07.2010

mars2 350x161 КОСМОНАВТИКА ч.3

СХЕМА ЭКСПЕДИЦИИ НА МАРC С 20-ТИ ДНЕВНЫМ ПРЕБЫВАНИЕМ НА ЕГО ПОВЕРХНОСТИ

Посадка аппаратов на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне пока, по-видимому, маловероятна. Исследование атмосфер первых двух планет-гигантов потребует создания аппаратов, рассчитанных на очень высокие давления.

Несомненно, что исследование планет и их спутников принесет много неожиданностей. Мы можем встретиться с формами жизни, резко отличающимися от жизни на Земле, возможно узнаем разгадки тайн, столь интригующих нас сейчас. В их числе не только знаменитые «каналы» на Марсе и проблема жизни на нем, по и загадка «красного пятна» на Юпитере, тайна источников мощных радиосигналов, излучаемых отдельными участками его поверхности (или атмосферы), и мн. др. Исследование дальних планет затрудняется крайне большой продолжительностью полетов при использовании химич. и даже ядерных РН. Резкое сокращение времени перелета может быть достигнуто, если использовать ЭРД. В этом случае полет до Плутона мог бы продолжаться 3 года и даже меньше. Систематич. исследование дальних планет иным путем при совр. уровне знаний невозможно.

Весьма интересными объектами для изучения являются также астероиды и кометы. Пролет мимо астероида пли кометы н их фотографирование на близком расстоянии, особенно в моменты, когда они находятся вблизи орбиты Земли, уже п теперь не представляет принципиальных трудностей. На рис. 1 показана типичная траектория сближения станции с кометой. Сближение происходит в точке пересечения орбиты кометы с плоскостью эклиптики, что весьма существенно, т. к. выход станции из плоскости эклиптики требует больших энергетич. затрат. Для постоянного сопровождения кометы и ее длит, исследования на близком расстоянии АМС нужно было бы сообщить огромную скорость, что окажется возможным еще очень нескоро.

Большой интерес представило бы исследование материи в областях, удаленных от плоскости эклиптики. Однако запуск на траектории, образующие большой угол с плоскостью эклиптики, еще долгое время будет невозможен. При малых углах наклона АМС, тем не менее, сможет удалиться на миллионы км от плоскости эклиптики, но это произойдет вдали от центра Солнечной системы. Районы, расположенные непосредственно «над» и «под» Солнцем, еще долгое время будут недостижимыми. Полеты, в ближайшие окрестности Солнца даже по траекториям, лежащим в плоскости эклиптики, представляют огромные трудности, поскольку требуют больших энергетич. затрат. Однако исследование несколько более отдаленных от Солнца областей, лежащих внутри орбиты Меркурия, будет возможно уже в скором времени и представит большой интерес.

Не все планеты смогут явиться объектами деятельности будущих космич. экспедиций. Природные условия на планетах юпитерианского типа затрудняют пребывание на них космонавтов (на самом Юпитере, кроме того, сила тяжести в 2,6 раза превышает земную). Вследствие неблагоприятных природных условий Меркурия и, как теперь представляется, Венеры, исследование этих объектов будет производиться преимущественно автоматич. станциями. Однако Марс и спутники планет не внушают подобных опасений и им, во всяком случае, суждено стать полем деятельности будущих экспедиций.

korabl 350x195 КОСМОНАВТИКА ч.3

ЭЛЕКТРОРАКЕТНЫЙ КОРАБЛЬ ВБЛИЗИ МАРСА

Время пребывания на иных планетах не может быть произвольным, т. к. старт в сторону Земли допустим лишь при благоприятном расположении Земли и исследуемого небесного тела относительно Солнца. На рис. 2 показана схема экспедиции на Марс с использованием гоманновских траекторий (см. Гоманн) полета туда и обратно (продолжительность полета в одну сторону 259 суток). «Время ожидания» для такой экспедиции равно 450 суткам, а полная продолжителтнюсть экспедиции составляет 259 + 4.50 + 259 = = 968 суток, т. е. 2 года и 8 месяцев. Столь большая, длительность экспедиции приводит к очень большим значениям потребных полезных нагрузок космич. ракет, стартующих с Земли на Марс. Характеристич. скорость для экспедиции на Марс с учетом гравитац. и аэродинамич. потерь и корректирующих импульсов составляет (без выхода на орбиту вокруг Марса) ок. 20 км/сек, т. е. примерно столько же, сколько и для лунной экспедиции. Но значительно большая полезная нагрузка приводит к тому, что стартовый вес химич. РН для экспедиции на Марс составляет многие десятки, а может быть даже сотни тыс. т. Характеристич. скорость только увеличится, если попытаться сократить длительность экспедиции. На рис. 3 показана схема экспедиции на Марс продолжительностью 456 суток: отлет с Земли — 28 дек. 1981, прибытие на Марс — 4 авг. 1982, отлет — 24 авг. 1982, возвращение на Землю — 29 марта 1983 («Astronaut. and Aeronaut.», 1965, vol. 3, № И). Поэтому проекты экспедиций на Марс предполагают сборку КК на околоземной орбите из блоков, доставляемых отдельными РН. В частности, упомянутый проект экспедиции на Марс в 1981—83 предусматривает запуск на околоземную орбиту 10 ракет «Сатурн-5», причем старт корабля с околоземной орбиты, а также операции по выходу на орбиту вокруг Марса и возвращению производятся с помощью ядерных двигателей, использующих водород в качестве рабочего тела. Соображения безопасности заставляют авторов многих проектов экспедиций на Марс отправлять с орбиты вокруг Земли одновременно неск. кораблей, причем часть из них предназначена для грузовых перевозок (топливо на обратный путь, посадочный планер и т. п.). Большие выгоды сулит применение для межпланетных полетов человека двигателей с малой тягой, но высокой уд. тягой. Такой корабль должен выводиться на околоземную орбиту с помощью мощной РН или монтироваться на орбите. Затем осуществляется маневр ухода по спирали пз сферы действия Земли, после чего начинается движение по спирали (возможно, состоящей лишь из 1 неполного витка) вокруг Солнца. До входа в сферу действия планеты назначения осуществляется торможение для захвата корабля полем тяготения планеты, а затем — спуск на низкую орбиту ИС по спирали. После окончания периода ожидания осуществляется обратный полет к Земле. При этом, если не ставится задача повторного использования корабля, снижение на низкую околоземную орбиту заменяется непосредств. входом в атмосферу со скоростью порядка 2-й космической. Полезная нагрузка планетных кораблей, использующих двигатели с малой тягой, составляет значит, часть нач. массы корабля.

Межпланетные корабли с малой тягой смогут служить и в качестве перевозчиков грузов. По-видимому, электрич. корабли (рис. 4) при полетах к дальним планетам окажутся более выгодными и по полезной нагрузке, и по продолжительности полета, чем термин, ядерные ракеты. На первых ступенях посадочных и взлетных КЛА для исследуемого небесного тела будут использоваться ЖРД, на вторых или третьих ступенях для сообщения космич. скоростей — ЯРД и лишь на ступенях для перелета от одной планеты к другой — УРД.

Другой круг вопросов, подход к к-рым возможен с помощью К., касается проблем происхождения и развития жизни. Обнаружение жизни где-либо в пределах или за пределами Солнечной системы в любой стадии ее развития пли хотя бы остатков жизни дало бы возможность гораздо глубже подойти к решению этой проблемы, имеющей, наряду с проблемой происхождения небесных тел, огромное философское значение.

К. предоставляет чрезвычайно широкое поло для медико-биологич. исследований в условиях космич. полета п на поверхности др. планет. В связи с проблемой исследования и освоения внеземных объектов, в космич. программы включаются вопросы изучения свойств материалов и конструкций в совершенно иных, чем на Земле, условиях, создание систем, обеспечивающих возможность существования и работы человека в условиях космоса, и множество др. науч. и технич. задач. Приведенный перечень задач весьма не полой. По существу К. открывает перед всеми отраслями науки п техники совершенно новые, невиданные ранее горизонты. А тот факт, что К. в ряде случаев позволяет значительно сократить сроки проведения изысканий в сравнении с земными сроками по решению аналогичной проблемы, как, напр., при определении фигур Земли или Луны или сборе метеоинформации, а также возможность постановки разл. космич. экспериментов, усиливают значение К. для прогресса науки, для ее ускоренного развития, для более глубокого проникновения человеческого разума в тайны природы.

Весьма интересно и плодотворно влияние К. на прогресс произ-ва. Прежде всего, сама постановка задачи подготовки и осуществления запусков разл. КЛА повлекла за собой бурное развитие, а в ряде случаев рождение ряда отраслей в таких областях техники, как энергетика, автоматика и радиоэлектроника, металлургия, машиностроение и приборостроение, пронз-во новых видов продуктов питания и мн. др. Развитие всех этих отраслей способствует не только завоеванию космоса, но и помогает человеку в его земной практнч. деятельности. С высадкой человека на Луну и разл. планеты, с началом освоения космич. пространства в подлинном смысле этого слова круг и сложность задач, стоящих перед земным ироиз-вом, еще более возрастет. Однако роль К. в прогрессе произ-ва не исчерпывается постановкой новых технич. задач. Для нашей эпохи все более характерна своеобразная «космизацпя» произ-ва, т. е. использование в производств, и др. целях сил и процессов, к-рые по своей сути можно считать космическими. Речь идет о ядерных реакциях, магнитно- и гидродинамич. явлениях, сверхвысоком вакууме, сверхвысоких темп-pax, рентгеновских лучах и др. видах радиации высоких энергий и т. д. К. дает возможность изучать эти явления и их свойства в естеств. условиях — в лаборатории Вселенной.

Наконец, огромное значение К. для человечества и в том, что она открывает возможности перехода от исследования космич. пространства и находящихся в нем объектов к организации космич. произ-ва и в дальнейшем к активному использованию космич. сил и космич. природных богатств на благо человека. Предпосылки к развитию космич. произ-ва заложены уже в самой идее длит, пилотируемых космич. полетов на др. небесные тела, т. к. нельзя обеспечить все компоненты таких полетов и все нужды космонавтов в расчете лишь на «багаж», взятый с Земли. С др. стороны, вполне естественно с развитием космич. добывающей и др. промышленности (напр., на Луне) использовать ее продукцию для земных нужд.

Широки также возможности и перспективы применения технич. достижений К. непосредственно для человечества: в развитии ракетного транспорта с новыми видами космич. двигателей, в создании широкой сети глобальной связи с использованием ИСЗ, в организации мировой службы погоды, в геодезии, навигации и т. п. Кое-что в этом направлении уже сделано — запущены первые спутники связи, метеоспутники и т. п. Но непосредств. повсеместное внедрение космич. техники в жизнь нашей планеты только начинается. Т. о., развитие К., опирающееся на всю совокупность достижений совр. науки и техники, в свою очередь, является мощным стимулятором прогресса техники и  произ-ва.

По мысли К. Э. Циолковского, рост населения и прогресс в технике приведут к выходу человечества с Земли в космпч. пространство. «Планета — колыбель разума, но нельзя же вечно жить в колыбели», — писал он. Расселение человечества за пределы Земли, а потом по всей Солнечной системе вызовет необходимость в развитии индустрии в космосе. Возможно, полное использование энергии Солнца будет основой энергетики будущих космич. поселений. Циолковским был разработан план организации и устройства таких поселений.

Наряду с совр. успехами К. — выходом человека в космос и продвижением пилотируемых или непилотируемых КЛА все дальше и дальше от Земли, человек ищет и иные пути познания Вселенной. К ним относится, напр., идея поисков внеземных цивилизаций, установления межзвездной связи. Правда, первая попытка поисков сигналов внеземных цивилизаций (но проекту «03МА») не увенчалась успехом, но сама идея межзвездной связи безусловно будет развиваться как один из перспективных методов всестороннего познания Вселенной. Хотя задача поисков внеземных цивилизаций непосредственно не связана с К. наст, времени, обнаружение такой цивилизации имело бы не только огромную философскую значимость, но и очень важное практич. значение для развития К. будущего.