Реферат: Освоение космического пространства в СССР. Освоение космического пространства реферат

Реферат - Освоение космического пространства в СССР

В.Л.Пономарева, кандидат технических наук, Институт истории естествознания и техники им.С.И.Вавилова РАН, Москва

Первая советская Государственная программа исследования и освоения космического пространства была разработана на основании представленного в 1958 г. С.П.Королевым документа “Предварительные соображения о перспективных работах по освоению космического пространства”. 10 декабря 1959 г. она была утверждена решением ЦК КПСС и СМ СССР.

До 1966 г. программа включала изучение околоземного космического пространства автоматическими искусственными спутниками Земли, исследование Луны и планет автоматическими межпланетными станциями (АМС), создание первых спутников с человеком на борту, отработку операции сближения и стыковки космических аппаратов на орбите, создание спутника с экипажем два-три человека. По этому плану (с некоторым отставанием по времени) и развивалась в эти годы наша космическая программа.

Когда был создан Институт космических исследований (ИКИ) Академии наук СССР, в его работу была включена широкая сеть научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро.

Луна

Первым объектом исследований стала Луна. Не только потому, что она является ближайшим к нам небесным телом, но и потому, что изучение Луны важно для понимания происхождения и эволюции Солнечной системы.

Рассматривалось несколько вариантов: облет Луны для фотографирования ее обратной стороны, доставка на Луну и подрыв на ее поверхности ядерного заряда (вспышка от взрыва, зафиксированная всеми земными обсерваториями, подтвердит факт попадания в Луну; этот вариант был отвергнут ввиду его очевидной опасности) и, наконец, мягкая посадка на Луну.

Задача попадания в Луну оказалась очень сложной научной и технической проблемой: требовалось попасть в движущуюся цель с расстояния 384 тыс. км. Недобор или перебор скорости в конце активного участка всего на 1 м/с (при том, что необходимая скорость составляет около 11 км/с) приводит к промаху от точки прицеливания на 250 км, а время старта надо выдержать с точностью до нескольких секунд. Расчет и классификацию траекторий полета к Луне (попадающие, пролетные и облетные) впервые выполнил сотрудник Института прикладной математики В.А.Егоров.

Штурм Луны начался в конце 1958 г., однако все попытки запуска аппаратов к Луне, как наши, так и американские, были неудачными. Первый успешный запуск советской ракеты к Луне состоялся 2 января 1959 г. Это была четвертая по счету попытка. Из-за незначительного отклонения одного из параметров станция промахнулась на 6 тыс. км, и третья ступень с контейнером, в котором находились научная аппаратура и вымпел с изображением герба Советского Союза, на Луну не попали. У нас не принято было сообщать о неудачах, и в печати появилось сообщение о новом крупном достижении Советского Союза в исследовании космоса: впервые в Солнечной системе была создана искусственная планета, которая получила имя “Мечта”. Так неудача превратилась в успех.

“Отрицательный результат тоже результат”, — говорил Королев. Отрабатывалась техника, способы управления и многое другое. Даже если аппарат не достиг поставленной цели (например, не попал в Луну), на траектории полета он передавал на Землю новую информацию о межпланетном пространстве, очень нужную для дальнейшего развития исследований.

14 сентября 1959 г. советская автоматическая станция “Луна-2” достигла поверхности Луны. Впервые аппарат, изготовленный человеком, достиг другого небесного тела. Исследования, проведенные с помощью научной аппаратуры, установленной на борту “Луны-2”, показали, что Луна не имеет собственного магнитного поля и радиационных поясов.

Аппарат “прилунился” (точнее сказать, врезался в Луну на огромной скорости) в Море Дождей, между кратерами Архимед, Аристилл и Автолик (сейчас этот район называется Залив Лунника) и доставил на поверхность Луны вымпел с гербом СССР. Вымпел имел форму шара, поверхность которого состояла из пятиугольных металлических пластин с надписью “СССР. Сентябрь 1959”. При ударе аппарат должен был разбиться, а пластины разлететься вокруг, как, без сомнения, и произошло.

Это замечательное достижение нашей науки и техники имело огромный политический резонанс. Американские газеты писали, что Н.С.Хрущев (как раз на те дни пришелся его визит в США) привез с собой Луну в чемодане.

4 октября 1959 г., ровно через два года после начала Космической эры, был совершен облет Луны. Станция “Луна-3” передала на Землю фотографии ее обратной стороны, и люди впервые увидели изображение той стороны нашего естественного спутника, которая всегда была от них скрыта.

Для того, чтобы это сделать, требовалось решить целый ряд чрезвычайно сложных научно-технических проблем, которые условно можно разделить на две группы: обеспечение условий фотографирования (расчет траектории, управление полетом, обеспечение необходимой ориентации станции для фотографирования, радиосвязи, передачи изображений на Землю и др.) и разработка средств для получения фотоизображений в необычных условиях космического полета. Обе “группы” включали в себя массу проблем, многие из которых в истории развития техники возникли впервые.

Для решения этой задачи был разработан ряд наземных комплексов и бортовых систем для управления полетом и работой фотоаппаратуры: программно-временное устройство, командная радиолиния, система ориентации. “Луна-3” — первый космический аппарат, снабженный системой управления движением и сложным радиокомплексом. Эти системы — прародители современных неизмеримо более сложных и совершенных систем, работающих теперь “на цифре”.

При расчете орбиты необходимые значения параметров траектории получили за счет воздействия поля притяжения Луны. Траектория полета должна была обеспечить получение максимального объема информации; безопасное возвращение АМС на близкое расстояние к Земле для надежной передачи полученных изображений, чтобы при подходе к Земле станция не задела атмосферу и не сгорела в ней. Задача осложнялась еще и тем, что для успешной передачи на Землю фотоснимков по радиоканалу АМС должна подходить со стороны северного полушария, так как первый в стране пункт дальней космической связи был построен в Крыму на горе Кошка. Эти расчеты проводились в Отделении прикладной математики Академии наук, в ОКБ-1 и в НИИ-4.

Для фотографирования в НИИ-380 (ныне Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения) разработали автоматическую фототелевизионную систему “Енисей”. К фотоаппаратуре предъявлялись специфические и весьма жесткие требования (по выдерживанию температуры объективов и самого фотоаппарата, по термостойкости пленки, по сохранению свойств фотореактива, по защите пленки от засветки космическим излучением и т.д.).

Вполне понятное стремление при первом фотографировании обеспечить охват возможно большей площади привело к неблагоприятным условиям освещения: поверхность Луны высвечивалась прямыми лучами Солнца, поэтому детали рельефа не давали теней и могли распознаваться только благодаря различию их отражательной способности, и информативность полученного материала была не слишком высокой. Для возможности дешифрирования и привязки к селеноцентрическим координатам захватили небольшую область видимой стороны с уже известными образованиями.

Взаимное положение автоматической станции “Луна-3”, Луны и Солнца в момент фотографирования Луны.

Полученные со станции “Луна-3” материалы охватывали примерно 60% поверхности невидимого полушария Луны. На этих снимках различимы детали, имеющие в поперечнике размер не менее 50 км. После дешифрирования выявили и описали около 400 невидимых с Земли образований на лунной поверхности, установлены их селенографические координаты. Государственным астрономическим институтом им.П.К.Штернберга был выпущен “Атлас обратной стороны Луны”, составлены карты и каталоги. Международный астрономический союз присвоил новым объектам имена. На Луне появились Море Мечты с заливом астронавтов, Море Москвы, кратеры и цирки Джордано Бруно, К.Э.Циолковского, Д.И.Менделеева, Г.Герца, И.В.Курчатова, М.В.Ломоносова, Дж.К.Максвелла и др.

Интересно отметить, что в сообщении о запуске ни слова не было сказано о его главной цели. Как пишет академик Б.Е.Черток, если по современной теории надежности оценить вероятность успешного выполнения задачи фотографирования созданными тогда средствами, шансы на успех не превышали 20-30%. Но самоотверженность и энтузиазм людей, работавших над решением этой чрезвычайно сложной задачи, все преодолели!

Любопытный штрих: вспоминая об истории первого фотографирования Луны, Черток упоминает о таком факте: богатый французский винодел объявил, что подарит тысячу бутылок шампанского тому, кто покажет обратную сторону Луны, и выполнил свое обещание. После долгих согласований на всех уровнях шампанское разошлось, как это часто у нас бывает, в основном среди “непричастных”…

В 1965 г. Королев передал межпланетную тематику Г.Н.Бабакину в НПО им.С.А.Лавочкина, все последующие полеты к Луне и планетам осуществлялись на разработанных там аппаратах.

Ракета-носитель со станцией “Луна-9” стартовала 31 января 1966 г., а уже 3 февраля станция совершила первую мягкую посадку на другое небесное тело. Сферический спускаемый аппарат отделился от двигательного отсека, мягко прилунился, раскрыл четыре лепестковые панели, закрывающие антенны и телекамеру, и передал на Землю панорамное изображение лунного ландшафта. Выяснилась структура лунного грунта — оказалось, что в месте посадки он достаточно плотный, вроде пемзы.

Мягкая посадка на другое небесное тело — новая и очень сложная научно-техническая задача. Отсутствие на Луне атмосферы исключало использование парашюта. Нужно было с помощью ракетного двигателя затормозить аппарат, летящий со скоростью 2.5-2.7 км/с, до нуля и именно в тот момент, когда он вплотную приблизится к поверхности Луны. Она отрабатывалась при запусках “лунников” с четвертого номера по восьмой.

В том же году для изучения гравитационного поля Луны была запущена станция “Луна-10”. 31 марта она вышла на орбиту искусственного спутника Луны. Это был первый искусственный спутник другого небесного тела.

В сентябре 1970 г. станция “Луна-16” совершила мягкую посадку в районе Моря Изобилия, произвела бурение, взяла образцы лунного грунта и доставила их на Землю. Это было первое в истории космонавтики возвращение космического аппарата с другого небесного тела; исследовали химический состав лунного грунта и определили абсолютный возраст пород морского и материкового типа, что является одной из фундаментальных проблем изучения планет.

Чтобы решить эти задачи — осуществить мягкую посадку или создать искусственный спутник другой планеты — нужно было научиться корректировать (или задавать) траекторию полета космического аппарата. Это стало возможно после разработки точных систем ориентации и создания корректирующих ракетных двигателей, способных неоднократно включаться в условиях космического пространства.

В ноябре 1970 г. “Луна-17” доставила на Луну дистанционно управляемый аппарат “Луноход-1”. При разработке этого аппарата во ВНИИ Трансмаш (Ленинград) рассматривались разные способы передвижения на Луне — шагающие, прыгающие, ползущие, двигающиеся на гусеницах или на колесах механизмы. В конце концов остановились на последнем варианте.

Колес было восемь — по четыре с каждой стороны. Каждое колесо имело свой собственный двигатель (небольшой электромотор в ступице), поэтому луноход мог двигаться и при отказе одного или нескольких колес. Специальные шипы обеспечивали хорошее сцепление с грунтом при малой (в шесть раз меньше, чем на Земле) силе тяжести. Для испытания ходовой части на Земле был построен специальный лунодром со всеми элементами лунной поверхности (кратерами, трещинами, камнями и прочим). Материалы для строительства привезли с потухших и действующих вулканов Камчатки.

Управляли луноходом по радио- и телеканалам операторы с Земли. Это было очень непросто, так как команда управления шла до аппарата 1.3 с и столько же времени требовалось на ответ лунохода “Вас понял”. Имелся бортовой электронный блок управления, который контролировал движение и останавливал луноход в опасных ситуациях.

Однажды при попытке преодолеть кратер, который наземному экипажу из-за неблагоприятного освещения не показался сложным, луноход опасно накренился. Тут же включилась автоматика и остановила аппарат. В другой раз аппарат специально направили в кратер с крутыми склонами и большим количеством камней, который ученым непременно нужно было исследовать. Это была сложная задача, но усилиями наземного экипажа и автоматики справились.

За 10 месяцев “Луноход-1” прошел расстояние 10 540 м, обследовав площадь 80 тыс. м2. Более чем в 500 точках изучались физико-химические свойства Луны, на Землю было передано огромное количество научной информации, в том числе около 200 панорам и более 20 тыс. отдельных снимков.

В январе 1973 г. на Луну был доставлен “Луноход-2”. Выполняя программу исследований и передавая результаты на Землю, он в течение пяти месяцев прошел 37 км.

Венера

Венера всегда закрыта толстым слоем облаков, и сведения о ее поверхности и атмосфере до начала полетов автоматических межпланетных станций были довольно скудными. В 1959 г. советские специалисты начали радиолокационные исследования Венеры с Земли. Удалось определить температуру, период обращения вокруг оси. Вращение оказалось обратным, период обращения составил примерно 244 сут. Полученные тогда значения довольно хорошо совпадают с современными. Первым аппаратом, который достиг поверхности планеты, стала станция “Венера-3” (межпланетный перелет продолжался с 16 ноября 1965 г. по первое марта 1966 г.). В 67-м была предпринята попытка мягкой посадки. Спускаемый аппарат станции “Венера-4” представлял собой шар диаметром 1 м. При его торможении в атмосфере перегрузка достигала 300 единиц. Спуск на парашюте продолжался 94 мин. В течение этого времени на Земле принимали уникальную научную информацию. Впервые были получены данные об атмосфере планеты. На высоте 22 км, когда давление достигло 18 атм, а температура 277°С, станция прекратила существование — она не была рассчитана на такие условия.

После полетов следующих станций, которые погибали при спуске, стало ясно, что спускаемые аппараты следует рассчитывать на снижение в сверхплотной раскаленной атмосфере. Станция “Венера-7”, достигшая поверхности планеты, передала, что давление составляет 100 атм (как в океане на глубине 800 м), а температура 475°С. Наиболее успешным в этой серии был полет станции “Венера-8”, которая села на дневной стороне планеты и в течение 50 мин передавала информацию.

В 1975 г. были запущены станции нового типа “Венера-9” и “Венера-10”. Станции состояли из двух частей — орбитального блока и спускаемого аппарата. За двое суток до встречи с планетой от станций отделились спускаемые аппараты и продолжили полет к планете, а орбитальные блоки перешли на орбиты искусственных спутников планеты. Станции “Венера-9” и “Венера-10” стали первыми искусственными спутниками Венеры. Со спускаемых аппаратов были получены панорамные изображения поверхности планеты. Несмотря на плотную атмосферу и густую облачность, по освещенности виды напоминали пасмурный день на Земле, а местность представляла собой каменистую пустыню с большим количеством валунов гигантского размера.

Исследования Венеры, хоть и не всегда успешные, продолжались. В 1981 г. стартовали станции нового поколения “Венера-13” и “Венера-14”. Их спускаемые аппараты взяли и исследовали пробы грунта и через орбитальный блок передали на Землю уникальную научную информацию. В 1983 г. на орбиту искусственного спутника Венеры были выведены станции “Венера-15” и “Венера-16”. В течение восьми месяцев они вели радиолокационную съемку планеты. По результатам их исследований были составлены карты северного полушария планеты. Ее рельеф оказался сложным, с горами, впадинами, кратерами. Самые крупные из них получили имена: например, каньон Артемиды, равнина Снегурочки.

Почти все полеты советских станций к Венере были успешными, ее называли “русской планетой”.

Марс

Первым аппаратом, запущенным к Марсу, стала советская автоматическая межпланетная станция “Марс-1”, которая стартовала 1 ноября 1962 г. Полет продолжался семь с половиной месяцев, станция прошла на расстоянии 195 тыс. км от Марса. В марте 1963 г., когда станция удалилась от Земли на расстояние 106 млн км, связь с ней оборвалась.

19 и 28 мая 1971 г. были запущены АМС “Марс-2” и “Марс-3”. Станция “Марс-2” вышла на орбиту искусственного спутника Марса, от нее был отделен спускаемый аппарат, который разбился при посадке. Научная аппаратура и небольшой шагающий марсоход погибли, но вымпел с изображением герба СССР все же попал на поверхность Марса. Это третий вымпел, доставленный на другие планеты (второй был отправлен на Венеру).

2 декабря 1971 г. спускаемый аппарат станции “Марс-3” совершил мягкую посадку на поверхность планеты. Посадка осуществлялась по такой схеме: спускаемый аппарат сначала вышел на орбиту искусственного спутника Марса, после отработки корректирующего импульса перешел на траекторию снижения, затем была введена парашютная система. Аппарат опустился на поверхность Марса, после чего раскрылись лепестковые панели, закрывавшие аппаратуру, и началась работа. В состав научной аппаратуры входили приборы для измерения атмосферного давления, температуры и скорости ветра, масс-спектрометр для определения химического состава атмосферы, состава и физико-химических свойств грунта. Аппарат начал передавать информацию, но через 20 с связь прервалась. Понять, что произошло, было невозможно.

В 1974 г. подошло “стартовое окно” для полета к Марсу, когда условия для запуска наиболее благоприятны по энергетическим соображениям. Запущены четыре “Марса”, из них только полет станции “Марс-5” оказался частично удачным. Так что Марс был не столь благосклонен к нам, как Венера.

Программа “Фобос” предназначалась для исследований Марса и его спутника Фобоса. Это было очень интересно, так как в свое время существовали гипотезы, что Фобос является не естественным, а искусственным спутником Марса.

Два аппарата стартовали в июле 1988 г. с интервалом в несколько дней. Полет должен был продолжаться 200 сут. Планировалось, что приблизившись к планете, аппараты выйдут на сильно вытянутую орбиту над экватором, проработают на ней около 60 сут, после чего перейдут на круговую орбиту с периодом обращения 8 ч. Программой предусматривалось приближение к поверхности Фобоса на 50 м и проведение исследований на этой высоте, после чего от аппаратов отделяются исследовательские модули для изучения Фобоса. Один из них мог скачками передвигаться по его поверхности. Состав пород предполагалось изучать с помощью лазерной пушки. Исследования Марса и Фобоса должны были продолжаться около года.

Этот проект стал международным, в нем участвовали ученые и специалисты многих стран Европы и Европейского космического агентства.

Из-за ошибки оператора “Фобос-1” вышел из строя, и все попытки оживить его остались безрезультатными. “Фобос-2” после коррекции, проведенной по команде с Земли, вышел на орбиту спутника Марса с периодом обращения 77 ч. После четырех витков начались операции по сближению с Фобосом. С 21 марта станция передавала информацию на Землю, а 27-го связь с ней была потеряна. Как показал последующий анализ, основной причиной неудачи оказались конструктивные недостатки этих аппаратов.

Проект “Вега”

В 1986 г. ожидалась комета Галлея, которая появляется в окрестностях Земли раз в 76 лет. Для ее исследования был разработан международный проект “Вега”. В конце декабря 1984 г. стартовали две межпланетные автоматические станции — “Вега-1” и “Вега-2”.

Они направились к Венере по пролетной траектории. 9 и 13 июня 1985 г. от них отделились спускаемые аппараты, а пролетные блоки, изменив траекторию с помощью гравитационного поля Венеры, полетели “догонять” комету.

На высоте 65 км от спускаемых аппаратов в свернутом виде отделились аэростатные зонды. По команде автоматики зонды развернулись и заполнились гелием. Под “воздушным шариком” была подвешена гондола с размещенной в ней научной аппаратурой. После сброса балласта зонды опустились на высоту около 50 км, на которой и дрейфовали, изучая розу ветров и атмосферу Венеры. Связь с зондами продолжалась до исчерпания источников питания, почти 46 ч. За это время они успели пролететь около 12 тыс. км.

В начале марта 1986 г. “Вега-1” и “Вега-2” приблизились к ядру кометы Галлея на расстояние немного меньше 9 тыс. км. Они подверглись интенсивной бомбардировке частицами хвоста кометы, но тем не менее передавали на Землю телевизионное изображение ядра. Измерения производились на всем участке сближения с ядром, полученная информация передавалась на европейский спутник “Джотто”, который для этого приблизился к ядру на расстояние около 600 км.

В проекте принимали участие Европейское космическое агентство, Япония, США. Это был последний грандиозный проект XX века.

www.ronl.ru

Реферат - Освоение космического пространства в СССР

В.Л.Пономарева, кандидат технических наук, Институт истории естествознания и техники им.С.И.Вавилова РАН, Москва

Первая советская Государственная программа исследования и освоения космического пространства была разработана на основании представленного в 1958 г. С.П.Королевым документа “Предварительные соображения о перспективных работах по освоению космического пространства”. 10 декабря 1959 г. она была утверждена решением ЦК КПСС и СМ СССР.

До 1966 г. программа включала изучение околоземного космического пространства автоматическими искусственными спутниками Земли, исследование Луны и планет автоматическими межпланетными станциями (АМС), создание первых спутников с человеком на борту, отработку операции сближения и стыковки космических аппаратов на орбите, создание спутника с экипажем два-три человека. По этому плану (с некоторым отставанием по времени) и развивалась в эти годы наша космическая программа.

Когда был создан Институт космических исследований (ИКИ) Академии наук СССР, в его работу была включена широкая сеть научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро.

Первым объектом исследований стала Луна. Не только потому, что она является ближайшим к нам небесным телом, но и потому, что изучение Луны важно для понимания происхождения и эволюции Солнечной системы.

Рассматривалось несколько вариантов: облет Луны для фотографирования ее обратной стороны, доставка на Луну и подрыв на ее поверхности ядерного заряда (вспышка от взрыва, зафиксированная всеми земными обсерваториями, подтвердит факт попадания в Луну; этот вариант был отвергнут ввиду его очевидной опасности) и, наконец, мягкая посадка на Луну.

Задача попадания в Луну оказалась очень сложной научной и технической проблемой: требовалось попасть в движущуюся цель с расстояния 384 тыс. км. Недобор или перебор скорости в конце активного участка всего на 1 м/с (при том, что необходимая скорость составляет около 11 км/с) приводит к промаху от точки прицеливания на 250 км, а время старта надо выдержать с точностью до нескольких секунд. Расчет и классификацию траекторий полета к Луне (попадающие, пролетные и облетные) впервые выполнил сотрудник Института прикладной математики В.А.Егоров.

Штурм Луны начался в конце 1958 г., однако все попытки запуска аппаратов к Луне, как наши, так и американские, были неудачными. Первый успешный запуск советской ракеты к Луне состоялся 2 января 1959 г. Это была четвертая по счету попытка. Из-за незначительного отклонения одного из параметров станция промахнулась на 6 тыс. км, и третья ступень с контейнером, в котором находились научная аппаратура и вымпел с изображением герба Советского Союза, на Луну не попали. У нас не принято было сообщать о неудачах, и в печати появилось сообщение о новом крупном достижении Советского Союза в исследовании космоса: впервые в Солнечной системе была создана искусственная планета, которая получила имя “Мечта”. Так неудача превратилась в успех.

“Отрицательный результат тоже результат”, — говорил Королев. Отрабатывалась техника, способы управления и многое другое. Даже если аппарат не достиг поставленной цели (например, не попал в Луну), на траектории полета он передавал на Землю новую информацию о межпланетном пространстве, очень нужную для дальнейшего развития исследований.

14 сентября 1959 г. советская автоматическая станция “Луна-2” достигла поверхности Луны. Впервые аппарат, изготовленный человеком, достиг другого небесного тела. Исследования, проведенные с помощью научной аппаратуры, установленной на борту “Луны-2”, показали, что Луна не имеет собственного магнитного поля и радиационных поясов.

Аппарат “прилунился” (точнее сказать, врезался в Луну на огромной скорости) в Море Дождей, между кратерами Архимед, Аристилл и Автолик (сейчас этот район называется Залив Лунника) и доставил на поверхность Луны вымпел с гербом СССР. Вымпел имел форму шара, поверхность которого состояла из пятиугольных металлических пластин с надписью “СССР. Сентябрь 1959”. При ударе аппарат должен был разбиться, а пластины разлететься вокруг, как, без сомнения, и произошло.

Это замечательное достижение нашей науки и техники имело огромный политический резонанс. Американские газеты писали, что Н.С.Хрущев (как раз на те дни пришелся его визит в США) привез с собой Луну в чемодане.

4 октября 1959 г., ровно через два года после начала Космической эры, был совершен облет Луны. Станция “Луна-3” передала на Землю фотографии ее обратной стороны, и люди впервые увидели изображение той стороны нашего естественного спутника, которая всегда была от них скрыта.

Для того, чтобы это сделать, требовалось решить целый ряд чрезвычайно сложных научно-технических проблем, которые условно можно разделить на две группы: обеспечение условий фотографирования (расчет траектории, управление полетом, обеспечение необходимой ориентации станции для фотографирования, радиосвязи, передачи изображений на Землю и др.) и разработка средств для получения фотоизображений в необычных условиях космического полета. Обе “группы” включали в себя массу проблем, многие из которых в истории развития техники возникли впервые.

Для решения этой задачи был разработан ряд наземных комплексов и бортовых систем для управления полетом и работой фотоаппаратуры: программно-временное устройство, командная радиолиния, система ориентации. “Луна-3” — первый космический аппарат, снабженный системой управления движением и сложным радиокомплексом. Эти системы — прародители современных неизмеримо более сложных и совершенных систем, работающих теперь “на цифре”.

При расчете орбиты необходимые значения параметров траектории получили за счет воздействия поля притяжения Луны. Траектория полета должна была обеспечить получение максимального объема информации; безопасное возвращение АМС на близкое расстояние к Земле для надежной передачи полученных изображений, чтобы при подходе к Земле станция не задела атмосферу и не сгорела в ней. Задача осложнялась еще и тем, что для успешной передачи на Землю фотоснимков по радиоканалу АМС должна подходить со стороны северного полушария, так как первый в стране пункт дальней космической связи был построен в Крыму на горе Кошка. Эти расчеты проводились в Отделении прикладной математики Академии наук, в ОКБ-1 и в НИИ-4.

Для фотографирования в НИИ-380 (ныне Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения) разработали автоматическую фототелевизионную систему “Енисей”. К фотоаппаратуре предъявлялись специфические и весьма жесткие требования (по выдерживанию температуры объективов и самого фотоаппарата, по термостойкости пленки, по сохранению свойств фотореактива, по защите пленки от засветки космическим излучением и т.д.).

Вполне понятное стремление при первом фотографировании обеспечить охват возможно большей площади привело к неблагоприятным условиям освещения: поверхность Луны высвечивалась прямыми лучами Солнца, поэтому детали рельефа не давали теней и могли распознаваться только благодаря различию их отражательной способности, и информативность полученного материала была не слишком высокой. Для возможности дешифрирования и привязки к селеноцентрическим координатам захватили небольшую область видимой стороны с уже известными образованиями.

/>

Взаимное положение автоматической станции “Луна-3”, Луны и Солнца  в момент фотографирования Луны.

Полученные со станции “Луна-3” материалы охватывали примерно 60% поверхности невидимого полушария Луны. На этих снимках различимы детали, имеющие в поперечнике размер не менее 50 км. После дешифрирования выявили и описали около 400 невидимых с Земли образований на лунной поверхности, установлены их селенографические координаты. Государственным астрономическим институтом им.П.К.Штернберга был выпущен “Атлас обратной стороны Луны”, составлены карты и каталоги. Международный астрономический союз присвоил новым объектам имена. На Луне появились Море Мечты с заливом астронавтов, Море Москвы, кратеры и цирки Джордано Бруно, К.Э.Циолковского, Д.И.Менделеева, Г.Герца, И.В.Курчатова, М.В.Ломоносова, Дж.К.Максвелла и др.

Интересно отметить, что в сообщении о запуске ни слова не было сказано о его главной цели. Как пишет академик Б.Е.Черток, если по современной теории надежности оценить вероятность успешного выполнения задачи фотографирования созданными тогда средствами, шансы на успех не превышали 20-30%. Но самоотверженность и энтузиазм людей, работавших над решением этой чрезвычайно сложной задачи, все преодолели!

Любопытный штрих: вспоминая об истории первого фотографирования Луны, Черток упоминает о таком факте: богатый французский винодел объявил, что подарит тысячу бутылок шампанского тому, кто покажет обратную сторону Луны, и выполнил свое обещание. После долгих согласований на всех уровнях шампанское разошлось, как это часто у нас бывает, в основном среди “непричастных”…

В 1965 г. Королев передал межпланетную тематику Г.Н.Бабакину в НПО им.С.А.Лавочкина, все последующие полеты к Луне и планетам осуществлялись на разработанных там аппаратах.

Ракета-носитель со станцией “Луна-9” стартовала 31 января 1966 г., а уже 3 февраля станция совершила первую мягкую посадку на другое небесное тело. Сферический спускаемый аппарат отделился от двигательного отсека, мягко прилунился, раскрыл четыре лепестковые панели, закрывающие антенны и телекамеру, и передал на Землю панорамное изображение лунного ландшафта. Выяснилась структура лунного грунта — оказалось, что в месте посадки он достаточно плотный, вроде пемзы.

Мягкая посадка на другое небесное тело — новая и очень сложная научно-техническая задача. Отсутствие на Луне атмосферы исключало использование парашюта. Нужно было с помощью ракетного двигателя затормозить аппарат, летящий со скоростью 2.5-2.7 км/с, до нуля и именно в тот момент, когда он вплотную приблизится к поверхности Луны. Она отрабатывалась при запусках “лунников” с четвертого номера по восьмой.

В том же году для изучения гравитационного поля Луны была запущена станция “Луна-10”. 31 марта она вышла на орбиту искусственного спутника Луны. Это был первый искусственный спутник другого небесного тела.

В сентябре 1970 г. станция “Луна-16” совершила мягкую посадку в районе Моря Изобилия, произвела бурение, взяла образцы лунного грунта и доставила их на Землю. Это было первое в истории космонавтики возвращение космического аппарата с другого небесного тела; исследовали химический состав лунного грунта и определили абсолютный возраст пород морского и материкового типа, что является одной из фундаментальных проблем изучения планет.

Чтобы решить эти задачи — осуществить мягкую посадку или создать искусственный спутник другой планеты — нужно было научиться корректировать (или задавать) траекторию полета космического аппарата. Это стало возможно после разработки точных систем ориентации и создания корректирующих ракетных двигателей, способных неоднократно включаться в условиях космического пространства.

В ноябре 1970 г. “Луна-17” доставила на Луну дистанционно управляемый аппарат “Луноход-1”. При разработке этого аппарата во ВНИИ Трансмаш (Ленинград) рассматривались разные способы передвижения на Луне — шагающие, прыгающие, ползущие, двигающиеся на гусеницах или на колесах механизмы. В конце концов остановились на последнем варианте.

Колес было восемь — по четыре с каждой стороны. Каждое колесо имело свой собственный двигатель (небольшой электромотор в ступице), поэтому луноход мог двигаться и при отказе одного или нескольких колес. Специальные шипы обеспечивали хорошее сцепление с грунтом при малой (в шесть раз меньше, чем на Земле) силе тяжести. Для испытания ходовой части на Земле был построен специальный лунодром со всеми элементами лунной поверхности (кратерами, трещинами, камнями и прочим). Материалы для строительства привезли с потухших и действующих вулканов Камчатки.

Управляли луноходом по радио- и телеканалам операторы с Земли. Это было очень непросто, так как команда управления шла до аппарата 1.3 с и столько же времени требовалось на ответ лунохода “Вас понял”. Имелся бортовой электронный блок управления, который контролировал движение и останавливал луноход в опасных ситуациях.

Однажды при попытке преодолеть кратер, который наземному экипажу из-за неблагоприятного освещения не показался сложным, луноход опасно накренился. Тут же включилась автоматика и остановила аппарат. В другой раз аппарат специально направили в кратер с крутыми склонами и большим количеством камней, который ученым непременно нужно было исследовать. Это была сложная задача, но усилиями наземного экипажа и автоматики справились.

За 10 месяцев “Луноход-1” прошел расстояние 10 540 м, обследовав площадь 80 тыс. м2. Более чем в 500 точках изучались физико-химические свойства Луны, на Землю было передано огромное количество научной информации, в том числе около 200 панорам и более 20 тыс. отдельных снимков.

В январе 1973 г. на Луну был доставлен “Луноход-2”. Выполняя программу исследований и передавая результаты на Землю, он в течение пяти месяцев прошел 37 км.

Венера всегда закрыта толстым слоем облаков, и сведения о ее поверхности и атмосфере до начала полетов автоматических межпланетных станций были довольно скудными. В 1959 г. советские специалисты начали радиолокационные исследования Венеры с Земли. Удалось определить температуру, период обращения вокруг оси. Вращение оказалось обратным, период обращения составил примерно 244 сут. Полученные тогда значения довольно хорошо совпадают с современными. Первым аппаратом, который достиг поверхности планеты, стала станция “Венера-3” (межпланетный перелет продолжался с 16 ноября 1965 г. по первое марта 1966 г.). В 67-м была предпринята попытка мягкой посадки. Спускаемый аппарат станции “Венера-4” представлял собой шар диаметром 1 м. При его торможении в атмосфере перегрузка достигала 300 единиц. Спуск на парашюте продолжался 94 мин. В течение этого времени на Земле принимали уникальную научную информацию. Впервые были получены данные об атмосфере планеты. На высоте 22 км, когда давление достигло 18 атм, а температура 277°С, станция прекратила существование — она не была рассчитана на такие условия.

После полетов следующих станций, которые погибали при спуске, стало ясно, что спускаемые аппараты следует рассчитывать на снижение в сверхплотной раскаленной атмосфере. Станция “Венера-7”, достигшая поверхности планеты, передала, что давление составляет 100 атм (как в океане на глубине 800 м), а температура 475°С. Наиболее успешным в этой серии был полет станции “Венера-8”, которая села на дневной стороне планеты и в течение 50 мин передавала информацию.

В 1975 г. были запущены станции нового типа “Венера-9” и “Венера-10”. Станции состояли из двух частей — орбитального блока и спускаемого аппарата. За двое суток до встречи с планетой от станций отделились спускаемые аппараты и продолжили полет к планете, а орбитальные блоки перешли на орбиты искусственных спутников планеты. Станции “Венера-9” и “Венера-10” стали первыми искусственными спутниками Венеры. Со спускаемых аппаратов были получены панорамные изображения поверхности планеты. Несмотря на плотную атмосферу и густую облачность, по освещенности виды напоминали пасмурный день на Земле, а местность представляла собой каменистую пустыню с большим количеством валунов гигантского размера.

Исследования Венеры, хоть и не всегда успешные, продолжались. В 1981 г. стартовали станции нового поколения “Венера-13” и “Венера-14”. Их спускаемые аппараты взяли и исследовали пробы грунта и через орбитальный блок передали на Землю уникальную научную информацию. В 1983 г. на орбиту искусственного спутника Венеры были выведены станции “Венера-15” и “Венера-16”. В течение восьми месяцев они вели радиолокационную съемку планеты. По результатам их исследований были составлены карты северного полушария планеты. Ее рельеф оказался сложным, с горами, впадинами, кратерами. Самые крупные из них получили имена: например, каньон Артемиды, равнина Снегурочки.

Почти все полеты советских станций к Венере были успешными, ее называли “русской планетой”.

Первым аппаратом, запущенным к Марсу, стала советская автоматическая межпланетная станция “Марс-1”, которая стартовала 1 ноября 1962 г. Полет продолжался семь с половиной месяцев, станция прошла на расстоянии 195 тыс. км от Марса. В марте 1963 г., когда станция удалилась от Земли на расстояние 106 млн км, связь с ней оборвалась.

19 и 28 мая 1971 г. были запущены АМС “Марс-2” и “Марс-3”. Станция “Марс-2” вышла на орбиту искусственного спутника Марса, от нее был отделен спускаемый аппарат, который разбился при посадке. Научная аппаратура и небольшой шагающий марсоход погибли, но вымпел с изображением герба СССР все же попал на поверхность Марса. Это третий вымпел, доставленный на другие планеты (второй был отправлен на Венеру).

2 декабря 1971 г. спускаемый аппарат станции “Марс-3” совершил мягкую посадку на поверхность планеты. Посадка осуществлялась по такой схеме: спускаемый аппарат сначала вышел на орбиту искусственного спутника Марса, после отработки корректирующего импульса перешел на траекторию снижения, затем была введена парашютная система. Аппарат опустился на поверхность Марса, после чего раскрылись лепестковые панели, закрывавшие аппаратуру, и началась работа. В состав научной аппаратуры входили приборы для измерения атмосферного давления, температуры и скорости ветра, масс-спектрометр для определения химического состава атмосферы, состава и физико-химических свойств грунта. Аппарат начал передавать информацию, но через 20 с связь прервалась. Понять, что произошло, было невозможно.

В 1974 г. подошло “стартовое окно” для полета к Марсу, когда условия для запуска наиболее благоприятны по энергетическим соображениям. Запущены четыре “Марса”, из них только полет станции “Марс-5” оказался частично удачным. Так что Марс был не столь благосклонен к нам, как Венера.

Программа “Фобос” предназначалась для исследований Марса и его спутника Фобоса. Это было очень интересно, так как в свое время существовали гипотезы, что Фобос является не естественным, а искусственным спутником Марса.

Два аппарата стартовали в июле 1988 г. с интервалом в несколько дней. Полет должен был продолжаться 200 сут. Планировалось, что приблизившись к планете, аппараты выйдут на сильно вытянутую орбиту над экватором, проработают на ней около 60 сут, после чего перейдут на круговую орбиту с периодом обращения 8 ч. Программой предусматривалось приближение к поверхности Фобоса на 50 м и проведение исследований на этой высоте, после чего от аппаратов отделяются исследовательские модули для изучения Фобоса. Один из них мог скачками передвигаться по его поверхности. Состав пород предполагалось изучать с помощью лазерной пушки. Исследования Марса и Фобоса должны были продолжаться около года.

Этот проект стал международным, в нем участвовали ученые и специалисты многих стран Европы и Европейского космического агентства.

Из-за ошибки оператора “Фобос-1” вышел из строя, и все попытки оживить его остались безрезультатными. “Фобос-2” после коррекции, проведенной по команде с Земли, вышел на орбиту спутника Марса с периодом обращения 77 ч. После четырех витков начались операции по сближению с Фобосом. С 21 марта станция передавала информацию на Землю, а 27-го связь с ней была потеряна. Как показал последующий анализ, основной причиной неудачи оказались конструктивные недостатки этих аппаратов.

В 1986 г. ожидалась комета Галлея, которая появляется в окрестностях Земли раз в 76 лет. Для ее исследования был разработан международный проект “Вега”. В конце декабря 1984 г. стартовали две межпланетные автоматические станции — “Вега-1” и “Вега-2”.

Они направились к Венере по пролетной траектории. 9 и 13 июня 1985 г. от них отделились спускаемые аппараты, а пролетные блоки, изменив траекторию с помощью гравитационного поля Венеры, полетели “догонять” комету.

На высоте 65 км от спускаемых аппаратов в свернутом виде отделились аэростатные зонды. По команде автоматики зонды развернулись и заполнились гелием. Под “воздушным шариком” была подвешена гондола с размещенной в ней научной аппаратурой. После сброса балласта зонды опустились на высоту около 50 км, на которой и дрейфовали, изучая розу ветров и атмосферу Венеры. Связь с зондами продолжалась до исчерпания источников питания, почти 46 ч. За это время они успели пролететь около 12 тыс. км.

В начале марта 1986 г. “Вега-1” и “Вега-2” приблизились к ядру кометы Галлея на расстояние немного меньше 9 тыс. км. Они подверглись интенсивной бомбардировке частицами хвоста кометы, но тем не менее передавали на Землю телевизионное изображение ядра. Измерения производились на всем участке сближения с ядром, полученная информация передавалась на европейский спутник “Джотто”, который для этого приблизился к ядру на расстояние около 600 км.

В проекте принимали участие Европейское космическое агентство, Япония, США. Это был последний грандиозный проект XX века.

www.ronl.ru

Доклад - Освоение космического пространства в СССР

В.Л.Пономарева, кандидат технических наук, Институт истории естествознания и техники им.С.И.Вавилова РАН, Москва

Первая советская Государственная программа исследования и освоения космического пространства была разработана на основании представленного в 1958 г. С.П.Королевым документа “Предварительные соображения о перспективных работах по освоению космического пространства”. 10 декабря 1959 г. она была утверждена решением ЦК КПСС и СМ СССР.

До 1966 г. программа включала изучение околоземного космического пространства автоматическими искусственными спутниками Земли, исследование Луны и планет автоматическими межпланетными станциями (АМС), создание первых спутников с человеком на борту, отработку операции сближения и стыковки космических аппаратов на орбите, создание спутника с экипажем два-три человека. По этому плану (с некоторым отставанием по времени) и развивалась в эти годы наша космическая программа.

Когда был создан Институт космических исследований (ИКИ) Академии наук СССР, в его работу была включена широкая сеть научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро.

Луна

Первым объектом исследований стала Луна. Не только потому, что она является ближайшим к нам небесным телом, но и потому, что изучение Луны важно для понимания происхождения и эволюции Солнечной системы.

Рассматривалось несколько вариантов: облет Луны для фотографирования ее обратной стороны, доставка на Луну и подрыв на ее поверхности ядерного заряда (вспышка от взрыва, зафиксированная всеми земными обсерваториями, подтвердит факт попадания в Луну; этот вариант был отвергнут ввиду его очевидной опасности) и, наконец, мягкая посадка на Луну.

Задача попадания в Луну оказалась очень сложной научной и технической проблемой: требовалось попасть в движущуюся цель с расстояния 384 тыс. км. Недобор или перебор скорости в конце активного участка всего на 1 м/с (при том, что необходимая скорость составляет около 11 км/с) приводит к промаху от точки прицеливания на 250 км, а время старта надо выдержать с точностью до нескольких секунд. Расчет и классификацию траекторий полета к Луне (попадающие, пролетные и облетные) впервые выполнил сотрудник Института прикладной математики В.А.Егоров.

Штурм Луны начался в конце 1958 г., однако все попытки запуска аппаратов к Луне, как наши, так и американские, были неудачными. Первый успешный запуск советской ракеты к Луне состоялся 2 января 1959 г. Это была четвертая по счету попытка. Из-за незначительного отклонения одного из параметров станция промахнулась на 6 тыс. км, и третья ступень с контейнером, в котором находились научная аппаратура и вымпел с изображением герба Советского Союза, на Луну не попали. У нас не принято было сообщать о неудачах, и в печати появилось сообщение о новом крупном достижении Советского Союза в исследовании космоса: впервые в Солнечной системе была создана искусственная планета, которая получила имя “Мечта”. Так неудача превратилась в успех.

“Отрицательный результат тоже результат”, — говорил Королев. Отрабатывалась техника, способы управления и многое другое. Даже если аппарат не достиг поставленной цели (например, не попал в Луну), на траектории полета он передавал на Землю новую информацию о межпланетном пространстве, очень нужную для дальнейшего развития исследований.

14 сентября 1959 г. советская автоматическая станция “Луна-2” достигла поверхности Луны. Впервые аппарат, изготовленный человеком, достиг другого небесного тела. Исследования, проведенные с помощью научной аппаратуры, установленной на борту “Луны-2”, показали, что Луна не имеет собственного магнитного поля и радиационных поясов.

Аппарат “прилунился” (точнее сказать, врезался в Луну на огромной скорости) в Море Дождей, между кратерами Архимед, Аристилл и Автолик (сейчас этот район называется Залив Лунника) и доставил на поверхность Луны вымпел с гербом СССР. Вымпел имел форму шара, поверхность которого состояла из пятиугольных металлических пластин с надписью “СССР. Сентябрь 1959”. При ударе аппарат должен был разбиться, а пластины разлететься вокруг, как, без сомнения, и произошло.

Это замечательное достижение нашей науки и техники имело огромный политический резонанс. Американские газеты писали, что Н.С.Хрущев (как раз на те дни пришелся его визит в США) привез с собой Луну в чемодане.

4 октября 1959 г., ровно через два года после начала Космической эры, был совершен облет Луны. Станция “Луна-3” передала на Землю фотографии ее обратной стороны, и люди впервые увидели изображение той стороны нашего естественного спутника, которая всегда была от них скрыта.

Для того, чтобы это сделать, требовалось решить целый ряд чрезвычайно сложных научно-технических проблем, которые условно можно разделить на две группы: обеспечение условий фотографирования (расчет траектории, управление полетом, обеспечение необходимой ориентации станции для фотографирования, радиосвязи, передачи изображений на Землю и др.) и разработка средств для получения фотоизображений в необычных условиях космического полета. Обе “группы” включали в себя массу проблем, многие из которых в истории развития техники возникли впервые.

Для решения этой задачи был разработан ряд наземных комплексов и бортовых систем для управления полетом и работой фотоаппаратуры: программно-временное устройство, командная радиолиния, система ориентации. “Луна-3” — первый космический аппарат, снабженный системой управления движением и сложным радиокомплексом. Эти системы — прародители современных неизмеримо более сложных и совершенных систем, работающих теперь “на цифре”.

При расчете орбиты необходимые значения параметров траектории получили за счет воздействия поля притяжения Луны. Траектория полета должна была обеспечить получение максимального объема информации; безопасное возвращение АМС на близкое расстояние к Земле для надежной передачи полученных изображений, чтобы при подходе к Земле станция не задела атмосферу и не сгорела в ней. Задача осложнялась еще и тем, что для успешной передачи на Землю фотоснимков по радиоканалу АМС должна подходить со стороны северного полушария, так как первый в стране пункт дальней космической связи был построен в Крыму на горе Кошка. Эти расчеты проводились в Отделении прикладной математики Академии наук, в ОКБ-1 и в НИИ-4.

Для фотографирования в НИИ-380 (ныне Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения) разработали автоматическую фототелевизионную систему “Енисей”. К фотоаппаратуре предъявлялись специфические и весьма жесткие требования (по выдерживанию температуры объективов и самого фотоаппарата, по термостойкости пленки, по сохранению свойств фотореактива, по защите пленки от засветки космическим излучением и т.д.).

Вполне понятное стремление при первом фотографировании обеспечить охват возможно большей площади привело к неблагоприятным условиям освещения: поверхность Луны высвечивалась прямыми лучами Солнца, поэтому детали рельефа не давали теней и могли распознаваться только благодаря различию их отражательной способности, и информативность полученного материала была не слишком высокой. Для возможности дешифрирования и привязки к селеноцентрическим координатам захватили небольшую область видимой стороны с уже известными образованиями.

Взаимное положение автоматической станции “Луна-3”, Луны и Солнца в момент фотографирования Луны.

Полученные со станции “Луна-3” материалы охватывали примерно 60% поверхности невидимого полушария Луны. На этих снимках различимы детали, имеющие в поперечнике размер не менее 50 км. После дешифрирования выявили и описали около 400 невидимых с Земли образований на лунной поверхности, установлены их селенографические координаты. Государственным астрономическим институтом им.П.К.Штернберга был выпущен “Атлас обратной стороны Луны”, составлены карты и каталоги. Международный астрономический союз присвоил новым объектам имена. На Луне появились Море Мечты с заливом астронавтов, Море Москвы, кратеры и цирки Джордано Бруно, К.Э.Циолковского, Д.И.Менделеева, Г.Герца, И.В.Курчатова, М.В.Ломоносова, Дж.К.Максвелла и др.

Интересно отметить, что в сообщении о запуске ни слова не было сказано о его главной цели. Как пишет академик Б.Е.Черток, если по современной теории надежности оценить вероятность успешного выполнения задачи фотографирования созданными тогда средствами, шансы на успех не превышали 20-30%. Но самоотверженность и энтузиазм людей, работавших над решением этой чрезвычайно сложной задачи, все преодолели!

Любопытный штрих: вспоминая об истории первого фотографирования Луны, Черток упоминает о таком факте: богатый французский винодел объявил, что подарит тысячу бутылок шампанского тому, кто покажет обратную сторону Луны, и выполнил свое обещание. После долгих согласований на всех уровнях шампанское разошлось, как это часто у нас бывает, в основном среди “непричастных”…

В 1965 г. Королев передал межпланетную тематику Г.Н.Бабакину в НПО им.С.А.Лавочкина, все последующие полеты к Луне и планетам осуществлялись на разработанных там аппаратах.

Ракета-носитель со станцией “Луна-9” стартовала 31 января 1966 г., а уже 3 февраля станция совершила первую мягкую посадку на другое небесное тело. Сферический спускаемый аппарат отделился от двигательного отсека, мягко прилунился, раскрыл четыре лепестковые панели, закрывающие антенны и телекамеру, и передал на Землю панорамное изображение лунного ландшафта. Выяснилась структура лунного грунта — оказалось, что в месте посадки он достаточно плотный, вроде пемзы.

Мягкая посадка на другое небесное тело — новая и очень сложная научно-техническая задача. Отсутствие на Луне атмосферы исключало использование парашюта. Нужно было с помощью ракетного двигателя затормозить аппарат, летящий со скоростью 2.5-2.7 км/с, до нуля и именно в тот момент, когда он вплотную приблизится к поверхности Луны. Она отрабатывалась при запусках “лунников” с четвертого номера по восьмой.

В том же году для изучения гравитационного поля Луны была запущена станция “Луна-10”. 31 марта она вышла на орбиту искусственного спутника Луны. Это был первый искусственный спутник другого небесного тела.

В сентябре 1970 г. станция “Луна-16” совершила мягкую посадку в районе Моря Изобилия, произвела бурение, взяла образцы лунного грунта и доставила их на Землю. Это было первое в истории космонавтики возвращение космического аппарата с другого небесного тела; исследовали химический состав лунного грунта и определили абсолютный возраст пород морского и материкового типа, что является одной из фундаментальных проблем изучения планет.

Чтобы решить эти задачи — осуществить мягкую посадку или создать искусственный спутник другой планеты — нужно было научиться корректировать (или задавать) траекторию полета космического аппарата. Это стало возможно после разработки точных систем ориентации и создания корректирующих ракетных двигателей, способных неоднократно включаться в условиях космического пространства.

В ноябре 1970 г. “Луна-17” доставила на Луну дистанционно управляемый аппарат “Луноход-1”. При разработке этого аппарата во ВНИИ Трансмаш (Ленинград) рассматривались разные способы передвижения на Луне — шагающие, прыгающие, ползущие, двигающиеся на гусеницах или на колесах механизмы. В конце концов остановились на последнем варианте.

Колес было восемь — по четыре с каждой стороны. Каждое колесо имело свой собственный двигатель (небольшой электромотор в ступице), поэтому луноход мог двигаться и при отказе одного или нескольких колес. Специальные шипы обеспечивали хорошее сцепление с грунтом при малой (в шесть раз меньше, чем на Земле) силе тяжести. Для испытания ходовой части на Земле был построен специальный лунодром со всеми элементами лунной поверхности (кратерами, трещинами, камнями и прочим). Материалы для строительства привезли с потухших и действующих вулканов Камчатки.

Управляли луноходом по радио- и телеканалам операторы с Земли. Это было очень непросто, так как команда управления шла до аппарата 1.3 с и столько же времени требовалось на ответ лунохода “Вас понял”. Имелся бортовой электронный блок управления, который контролировал движение и останавливал луноход в опасных ситуациях.

Однажды при попытке преодолеть кратер, который наземному экипажу из-за неблагоприятного освещения не показался сложным, луноход опасно накренился. Тут же включилась автоматика и остановила аппарат. В другой раз аппарат специально направили в кратер с крутыми склонами и большим количеством камней, который ученым непременно нужно было исследовать. Это была сложная задача, но усилиями наземного экипажа и автоматики справились.

За 10 месяцев “Луноход-1” прошел расстояние 10 540 м, обследовав площадь 80 тыс. м2. Более чем в 500 точках изучались физико-химические свойства Луны, на Землю было передано огромное количество научной информации, в том числе около 200 панорам и более 20 тыс. отдельных снимков.

В январе 1973 г. на Луну был доставлен “Луноход-2”. Выполняя программу исследований и передавая результаты на Землю, он в течение пяти месяцев прошел 37 км.

Венера

Венера всегда закрыта толстым слоем облаков, и сведения о ее поверхности и атмосфере до начала полетов автоматических межпланетных станций были довольно скудными. В 1959 г. советские специалисты начали радиолокационные исследования Венеры с Земли. Удалось определить температуру, период обращения вокруг оси. Вращение оказалось обратным, период обращения составил примерно 244 сут. Полученные тогда значения довольно хорошо совпадают с современными. Первым аппаратом, который достиг поверхности планеты, стала станция “Венера-3” (межпланетный перелет продолжался с 16 ноября 1965 г. по первое марта 1966 г.). В 67-м была предпринята попытка мягкой посадки. Спускаемый аппарат станции “Венера-4” представлял собой шар диаметром 1 м. При его торможении в атмосфере перегрузка достигала 300 единиц. Спуск на парашюте продолжался 94 мин. В течение этого времени на Земле принимали уникальную научную информацию. Впервые были получены данные об атмосфере планеты. На высоте 22 км, когда давление достигло 18 атм, а температура 277°С, станция прекратила существование — она не была рассчитана на такие условия.

После полетов следующих станций, которые погибали при спуске, стало ясно, что спускаемые аппараты следует рассчитывать на снижение в сверхплотной раскаленной атмосфере. Станция “Венера-7”, достигшая поверхности планеты, передала, что давление составляет 100 атм (как в океане на глубине 800 м), а температура 475°С. Наиболее успешным в этой серии был полет станции “Венера-8”, которая села на дневной стороне планеты и в течение 50 мин передавала информацию.

В 1975 г. были запущены станции нового типа “Венера-9” и “Венера-10”. Станции состояли из двух частей — орбитального блока и спускаемого аппарата. За двое суток до встречи с планетой от станций отделились спускаемые аппараты и продолжили полет к планете, а орбитальные блоки перешли на орбиты искусственных спутников планеты. Станции “Венера-9” и “Венера-10” стали первыми искусственными спутниками Венеры. Со спускаемых аппаратов были получены панорамные изображения поверхности планеты. Несмотря на плотную атмосферу и густую облачность, по освещенности виды напоминали пасмурный день на Земле, а местность представляла собой каменистую пустыню с большим количеством валунов гигантского размера.

Исследования Венеры, хоть и не всегда успешные, продолжались. В 1981 г. стартовали станции нового поколения “Венера-13” и “Венера-14”. Их спускаемые аппараты взяли и исследовали пробы грунта и через орбитальный блок передали на Землю уникальную научную информацию. В 1983 г. на орбиту искусственного спутника Венеры были выведены станции “Венера-15” и “Венера-16”. В течение восьми месяцев они вели радиолокационную съемку планеты. По результатам их исследований были составлены карты северного полушария планеты. Ее рельеф оказался сложным, с горами, впадинами, кратерами. Самые крупные из них получили имена: например, каньон Артемиды, равнина Снегурочки.

Почти все полеты советских станций к Венере были успешными, ее называли “русской планетой”.

Марс

Первым аппаратом, запущенным к Марсу, стала советская автоматическая межпланетная станция “Марс-1”, которая стартовала 1 ноября 1962 г. Полет продолжался семь с половиной месяцев, станция прошла на расстоянии 195 тыс. км от Марса. В марте 1963 г., когда станция удалилась от Земли на расстояние 106 млн км, связь с ней оборвалась.

19 и 28 мая 1971 г. были запущены АМС “Марс-2” и “Марс-3”. Станция “Марс-2” вышла на орбиту искусственного спутника Марса, от нее был отделен спускаемый аппарат, который разбился при посадке. Научная аппаратура и небольшой шагающий марсоход погибли, но вымпел с изображением герба СССР все же попал на поверхность Марса. Это третий вымпел, доставленный на другие планеты (второй был отправлен на Венеру).

2 декабря 1971 г. спускаемый аппарат станции “Марс-3” совершил мягкую посадку на поверхность планеты. Посадка осуществлялась по такой схеме: спускаемый аппарат сначала вышел на орбиту искусственного спутника Марса, после отработки корректирующего импульса перешел на траекторию снижения, затем была введена парашютная система. Аппарат опустился на поверхность Марса, после чего раскрылись лепестковые панели, закрывавшие аппаратуру, и началась работа. В состав научной аппаратуры входили приборы для измерения атмосферного давления, температуры и скорости ветра, масс-спектрометр для определения химического состава атмосферы, состава и физико-химических свойств грунта. Аппарат начал передавать информацию, но через 20 с связь прервалась. Понять, что произошло, было невозможно.

В 1974 г. подошло “стартовое окно” для полета к Марсу, когда условия для запуска наиболее благоприятны по энергетическим соображениям. Запущены четыре “Марса”, из них только полет станции “Марс-5” оказался частично удачным. Так что Марс был не столь благосклонен к нам, как Венера.

Программа “Фобос” предназначалась для исследований Марса и его спутника Фобоса. Это было очень интересно, так как в свое время существовали гипотезы, что Фобос является не естественным, а искусственным спутником Марса.

Два аппарата стартовали в июле 1988 г. с интервалом в несколько дней. Полет должен был продолжаться 200 сут. Планировалось, что приблизившись к планете, аппараты выйдут на сильно вытянутую орбиту над экватором, проработают на ней около 60 сут, после чего перейдут на круговую орбиту с периодом обращения 8 ч. Программой предусматривалось приближение к поверхности Фобоса на 50 м и проведение исследований на этой высоте, после чего от аппаратов отделяются исследовательские модули для изучения Фобоса. Один из них мог скачками передвигаться по его поверхности. Состав пород предполагалось изучать с помощью лазерной пушки. Исследования Марса и Фобоса должны были продолжаться около года.

Этот проект стал международным, в нем участвовали ученые и специалисты многих стран Европы и Европейского космического агентства.

Из-за ошибки оператора “Фобос-1” вышел из строя, и все попытки оживить его остались безрезультатными. “Фобос-2” после коррекции, проведенной по команде с Земли, вышел на орбиту спутника Марса с периодом обращения 77 ч. После четырех витков начались операции по сближению с Фобосом. С 21 марта станция передавала информацию на Землю, а 27-го связь с ней была потеряна. Как показал последующий анализ, основной причиной неудачи оказались конструктивные недостатки этих аппаратов.

Проект “Вега”

В 1986 г. ожидалась комета Галлея, которая появляется в окрестностях Земли раз в 76 лет. Для ее исследования был разработан международный проект “Вега”. В конце декабря 1984 г. стартовали две межпланетные автоматические станции — “Вега-1” и “Вега-2”.

Они направились к Венере по пролетной траектории. 9 и 13 июня 1985 г. от них отделились спускаемые аппараты, а пролетные блоки, изменив траекторию с помощью гравитационного поля Венеры, полетели “догонять” комету.

На высоте 65 км от спускаемых аппаратов в свернутом виде отделились аэростатные зонды. По команде автоматики зонды развернулись и заполнились гелием. Под “воздушным шариком” была подвешена гондола с размещенной в ней научной аппаратурой. После сброса балласта зонды опустились на высоту около 50 км, на которой и дрейфовали, изучая розу ветров и атмосферу Венеры. Связь с зондами продолжалась до исчерпания источников питания, почти 46 ч. За это время они успели пролететь около 12 тыс. км.

В начале марта 1986 г. “Вега-1” и “Вега-2” приблизились к ядру кометы Галлея на расстояние немного меньше 9 тыс. км. Они подверглись интенсивной бомбардировке частицами хвоста кометы, но тем не менее передавали на Землю телевизионное изображение ядра. Измерения производились на всем участке сближения с ядром, полученная информация передавалась на европейский спутник “Джотто”, который для этого приблизился к ядру на расстояние около 600 км.

В проекте принимали участие Европейское космическое агентство, Япония, США. Это был последний грандиозный проект XX века.

www.ronl.ru

Освоение космического пространства в СССР

Освоение космического пространства в СССР

В.Л.Пономарева, кандидат технических наук, Институт истории естествознания и техники им.С.И.Вавилова РАН, Москва

Первая советская Государственная программа исследования и освоения космического пространства была разработана на основании представленного в 1958 г. С.П.Королевым документа “Предварительные соображения о перспективных работах по освоению космического пространства”. 10 декабря 1959 г. она была утверждена решением ЦК КПСС и СМ СССР.

До 1966 г. программа включала изучение околоземного космического пространства автоматическими искусственными спутниками Земли, исследование Луны и планет автоматическими межпланетными станциями (АМС), создание первых спутников с человеком на борту, отработку операции сближения и стыковки космических аппаратов на орбите, создание спутника с экипажем два-три человека. По этому плану (с некоторым отставанием по времени) и развивалась в эти годы наша космическая программа.

Когда был создан Институт космических исследований (ИКИ) Академии наук СССР, в его работу была включена широкая сеть научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро.

Луна

Первым объектом исследований стала Луна. Не только потому, что она является ближайшим к нам небесным телом, но и потому, что изучение Луны важно для понимания происхождения и эволюции Солнечной системы.

Рассматривалось несколько вариантов: облет Луны для фотографирования ее обратной стороны, доставка на Луну и подрыв на ее поверхности ядерного заряда (вспышка от взрыва, зафиксированная всеми земными обсерваториями, подтвердит факт попадания в Луну; этот вариант был отвергнут ввиду его очевидной опасности) и, наконец, мягкая посадка на Луну.

Задача попадания в Луну оказалась очень сложной научной и технической проблемой: требовалось попасть в движущуюся цель с расстояния 384 тыс. км. Недобор или перебор скорости в конце активного участка всего на 1 м/с (при том, что необходимая скорость составляет около 11 км/с) приводит к промаху от точки прицеливания на 250 км, а время старта надо выдержать с точностью до нескольких секунд. Расчет и классификацию траекторий полета к Луне (попадающие, пролетные и облетные) впервые выполнил сотрудник Института прикладной математики В.А.Егоров.

Штурм Луны начался в конце 1958 г., однако все попытки запуска аппаратов к Луне, как наши, так и американские, были неудачными. Первый успешный запуск советской ракеты к Луне состоялся 2 января 1959 г. Это была четвертая по счету попытка. Из-за незначительного отклонения одного из параметров станция промахнулась на 6 тыс. км, и третья ступень с контейнером, в котором находились научная аппаратура и вымпел с изображением герба Советского Союза, на Луну не попали. У нас не принято было сообщать о неудачах, и в печати появилось сообщение о новом крупном достижении Советского Союза в исследовании космоса: впервые в Солнечной системе была создана искусственная планета, которая получила имя “Мечта”. Так неудача превратилась в успех.

“Отрицательный результат тоже результат”, - говорил Королев. Отрабатывалась техника, способы управления и многое другое. Даже если аппарат не достиг поставленной цели (например, не попал в Луну), на траектории полета он передавал на Землю новую информацию о межпланетном пространстве, очень нужную для дальнейшего развития исследований.

14 сентября 1959 г. советская автоматическая станция “Луна-2” достигла поверхности Луны. Впервые аппарат, изготовленный человеком, достиг другого небесного тела. Исследования, проведенные с помощью научной аппаратуры, установленной на борту “Луны-2”, показали, что Луна не имеет собственного магнитного поля и радиационных поясов.

Аппарат “прилунился” (точнее сказать, врезался в Луну на огромной скорости) в Море Дождей, между кратерами Архимед, Аристилл и Автолик (сейчас этот район называется Залив Лунника) и доставил на поверхность Луны вымпел с гербом СССР. Вымпел имел форму шара, поверхность которого состояла из пятиугольных металлических пластин с надписью “СССР. Сентябрь 1959”. При ударе аппарат должен был разбиться, а пластины разлететься вокруг, как, без сомнения, и произошло.

Это замечательное достижение нашей науки и техники имело огромный политический резонанс. Американские газеты писали, что Н.С.Хрущев (как раз на те дни пришелся его визит в США) привез с собой Луну в чемодане.

4 октября 1959 г., ровно через два года после начала Космической эры, был совершен облет Луны. Станция “Луна-3” передала на Землю фотографии ее обратной стороны, и люди впервые увидели изображение той стороны нашего естественного спутника, которая всегда была от них скрыта.

Для того, чтобы это сделать, требовалось решить целый ряд чрезвычайно сложных научно-технических проблем, которые условно можно разделить на две группы: обеспечение условий фотографирования (расчет траектории, управление полетом, обеспечение необходимой ориентации станции для фотографирования, радиосвязи, передачи изображений на Землю и др.) и разработка средств для получения фотоизображений в необычных условиях космического полета. Обе “группы” включали в себя массу проблем, многие из которых в истории развития техники возникли впервые.

Для решения этой задачи был разработан ряд наземных комплексов и бортовых систем для управления полетом и работой фотоаппаратуры: программно-временное устройство, командная радиолиния, система ориентации. “Луна-3” - первый космический аппарат, снабженный системой управления движением и сложным радиокомплексом. Эти системы - прародители современных неизмеримо более сложных и совершенных систем, работающих теперь “на цифре”.

При расчете орбиты необходимые значения параметров траектории получили за счет воздействия поля притяжения Луны. Траектория полета должна была обеспечить получение максимального объема информации; безопасное возвращение АМС на близкое расстояние к Земле для надежной передачи полученных изображений, чтобы при подходе к Земле станция не задела атмосферу и не сгорела в ней. Задача осложнялась еще и тем, что для успешной передачи на Землю фотоснимков по радиоканалу АМС должна подходить со стороны северного полушария, так как первый в стране пункт дальней космической связи был построен в Крыму на горе Кошка. Эти расчеты проводились в Отделении прикладной математики Академии наук, в ОКБ-1 и в НИИ-4.

Для фотографирования в НИИ-380 (ныне Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения) разработали автоматическую фототелевизионную систему “Енисей”. К фотоаппаратуре предъявлялись специфические и весьма жесткие требования (по выдерживанию температуры объективов и самого фотоаппарата, по термостойкости пленки, по сохранению свойств фотореактива, по защите пленки от засветки космическим излучением и т.д.).

Вполне понятное стремление при первом фотографировании обеспечить охват возможно большей площади привело к неблагоприятным условиям освещения: поверхность Луны высвечивалась прямыми лучами Солнца, поэтому детали рельефа не давали теней и могли распознаваться только благодаря различию их отражательной способности, и информативность полученного материала была не слишком высокой. Для возможности дешифрирования и привязки к селеноцентрическим координатам захватили небольшую область видимой стороны с уже известными образованиями.

Взаимное положение автоматической станции “Луна-3”, Луны и Солнца в момент фотографирования Луны.

Полученные со станции “Луна-3” материалы охватывали примерно 60% поверхности невидимого полушария Луны. На этих снимках различимы детали, имеющие в поперечнике размер не менее 50 км. После дешифрирования выявили и описали около 400 невидимых с Земли образований на лунной поверхности, установлены их селенографические координаты. Государственным астрономическим институтом им.П.К.Штернберга был выпущен “Атлас обратной стороны Луны”, составлены карты и каталоги. Международный астрономический союз присвоил новым объектам имена. На Луне появились Море Мечты с заливом астронавтов, Море Москвы, кратеры и цирки Джордано Бруно, К.Э.Циолковского, Д.И.Менделеева, Г.Герца, И.В.Курчатова, М.В.Ломоносова, Дж.К.Максвелла и др.

Интересно отметить, что в сообщении о запуске ни слова не было сказано о его главной цели. Как пишет академик Б.Е.Черток, если по современной теории надежности оценить вероятность успешного выполнения задачи фотографирования созданными тогда средствами, шансы на успех не превышали 20-30%. Но самоотверженность и энтузиазм людей, работавших над решением этой чрезвычайно сложной задачи, все преодолели!

Любопытный штрих: вспоминая об истории первого фотографирования Луны, Черток упоминает о таком факте: богатый французский винодел объявил, что подарит тысячу бутылок шампанского тому, кто покажет обратную сторону Луны, и выполнил свое обещание. После долгих согласований на всех уровнях шампанское разошлось, как это часто у нас бывает, в основном среди “непричастных”…

В 1965 г. Королев передал межпланетную тематику Г.Н.Бабакину в НПО им.С.А.Лавочкина, все последующие полеты к Луне и планетам осуществлялись на разработанных там аппаратах.

Ракета-носитель со станцией “Луна-9” стартовала 31 января 1966 г., а уже 3 февраля станция совершила первую мягкую посадку на другое небесное тело. Сферический спускаемый аппарат отделился от двигательного отсека, мягко прилунился, раскрыл четыре лепестковые панели, закрывающие антенны и телекамеру, и передал на Землю панорамное изображение лунного ландшафта. Выяснилась структура лунного грунта - оказалось, что в месте посадки он достаточно плотный, вроде пемзы.

Мягкая посадка на другое небесное тело - новая и очень сложная научно-техническая задача. Отсутствие на Луне атмосферы исключало использование парашюта. Нужно было с помощью ракетного двигателя затормозить аппарат, летящий со скоростью 2.5-2.7 км/с, до нуля и именно в тот момент, когда он вплотную приблизится к поверхности Луны. Она отрабатывалась при запусках “лунников” с четвертого номера по восьмой.

В том же году для изучения гравитационного поля Луны была запущена станция “Луна-10”. 31 марта она вышла на орбиту искусственного спутника Луны. Это был первый искусственный спутник другого небесного тела.

В сентябре 1970 г. станция “Луна-16” совершила мягкую посадку в районе Моря Изобилия, произвела бурение, взяла образцы лунного грунта и доставила их на Землю. Это было первое в истории космонавтики возвращение космического аппарата с другого небесного тела; исследовали химический состав лунного грунта и определили абсолютный возраст пород морского и материкового типа, что является одной из фундаментальных проблем изучения планет.

Чтобы решить эти задачи — осуществить мягкую посадку или создать искусственный спутник другой планеты — нужно было научиться корректировать (или задавать) траекторию полета космического аппарата. Это стало возможно после разработки точных систем ориентации и создания корректирующих ракетных двигателей, способных неоднократно включаться в условиях космического пространства.

В ноябре 1970 г. “Луна-17” доставила на Луну дистанционно управляемый аппарат “Луноход-1”. При разработке этого аппарата во ВНИИ Трансмаш (Ленинград) рассматривались разные способы передвижения на Луне — шагающие, прыгающие, ползущие, двигающиеся на гусеницах или на колесах механизмы. В конце концов остановились на последнем варианте.

Колес было восемь — по четыре с каждой стороны. Каждое колесо имело свой собственный двигатель (небольшой электромотор в ступице), поэтому луноход мог двигаться и при отказе одного или нескольких колес. Специальные шипы обеспечивали хорошее сцепление с грунтом при малой (в шесть раз меньше, чем на Земле) силе тяжести. Для испытания ходовой части на Земле был построен специальный лунодром со всеми элементами лунной поверхности (кратерами, трещинами, камнями и прочим). Материалы для строительства привезли с потухших и действующих вулканов Камчатки.

Управляли луноходом по радио- и телеканалам операторы с Земли. Это было очень непросто, так как команда управления шла до аппарата 1.3 с и столько же времени требовалось на ответ лунохода “Вас понял”. Имелся бортовой электронный блок управления, который контролировал движение и останавливал луноход в опасных ситуациях.

Однажды при попытке преодолеть кратер, который наземному экипажу из-за неблагоприятного освещения не показался сложным, луноход опасно накренился. Тут же включилась автоматика и остановила аппарат. В другой раз аппарат специально направили в кратер с крутыми склонами и большим количеством камней, который ученым непременно нужно было исследовать. Это была сложная задача, но усилиями наземного экипажа и автоматики справились.

За 10 месяцев “Луноход-1” прошел расстояние 10 540 м, обследовав площадь 80 тыс. м2. Более чем в 500 точках изучались физико-химические свойства Луны, на Землю было передано огромное количество научной информации, в том числе около 200 панорам и более 20 тыс. отдельных снимков.

В январе 1973 г. на Луну был доставлен “Луноход-2”. Выполняя программу исследований и передавая результаты на Землю, он в течение пяти месяцев прошел 37 км.

Венера

Венера всегда закрыта толстым слоем облаков, и сведения о ее поверхности и атмосфере до начала полетов автоматических межпланетных станций были довольно скудными. В 1959 г. советские специалисты начали радиолокационные исследования Венеры с Земли. Удалось определить температуру, период обращения вокруг оси. Вращение оказалось обратным, период обращения составил примерно 244 сут. Полученные тогда значения довольно хорошо совпадают с современными. Первым аппаратом, который достиг поверхности планеты, стала станция “Венера-3” (межпланетный перелет продолжался с 16 ноября 1965 г. по первое марта 1966 г.). В 67-м была предпринята попытка мягкой посадки. Спускаемый аппарат станции “Венера-4” представлял собой шар диаметром 1 м. При его торможении в атмосфере перегрузка достигала 300 единиц. Спуск на парашюте продолжался 94 мин. В течение этого времени на Земле принимали уникальную научную информацию. Впервые были получены данные об атмосфере планеты. На высоте 22 км, когда давление достигло 18 атм, а температура 277°С, станция прекратила существование - она не была рассчитана на такие условия.

После полетов следующих станций, которые погибали при спуске, стало ясно, что спускаемые аппараты следует рассчитывать на снижение в сверхплотной раскаленной атмосфере. Станция “Венера-7”, достигшая поверхности планеты, передала, что давление составляет 100 атм (как в океане на глубине 800 м), а температура 475°С. Наиболее успешным в этой серии был полет станции “Венера-8”, которая села на дневной стороне планеты и в течение 50 мин передавала информацию.

В 1975 г. были запущены станции нового типа “Венера-9” и “Венера-10”. Станции состояли из двух частей — орбитального блока и спускаемого аппарата. За двое суток до встречи с планетой от станций отделились спускаемые аппараты и продолжили полет к планете, а орбитальные блоки перешли на орбиты искусственных спутников планеты. Станции “Венера-9” и “Венера-10” стали первыми искусственными спутниками Венеры. Со спускаемых аппаратов были получены панорамные изображения поверхности планеты. Несмотря на плотную атмосферу и густую облачность, по освещенности виды напоминали пасмурный день на Земле, а местность представляла собой каменистую пустыню с большим количеством валунов гигантского размера.

Исследования Венеры, хоть и не всегда успешные, продолжались. В 1981 г. стартовали станции нового поколения “Венера-13” и “Венера-14”. Их спускаемые аппараты взяли и исследовали пробы грунта и через орбитальный блок передали на Землю уникальную научную информацию. В 1983 г. на орбиту искусственного спутника Венеры были выведены станции “Венера-15” и “Венера-16”. В течение восьми месяцев они вели радиолокационную съемку планеты. По результатам их исследований были составлены карты северного полушария планеты. Ее рельеф оказался сложным, с горами, впадинами, кратерами. Самые крупные из них получили имена: например, каньон Артемиды, равнина Снегурочки.

Почти все полеты советских станций к Венере были успешными, ее называли “русской планетой”.

Марс

Первым аппаратом, запущенным к Марсу, стала советская автоматическая межпланетная станция “Марс-1”, которая стартовала 1 ноября 1962 г. Полет продолжался семь с половиной месяцев, станция прошла на расстоянии 195 тыс. км от Марса. В марте 1963 г., когда станция удалилась от Земли на расстояние 106 млн км, связь с ней оборвалась.

19 и 28 мая 1971 г. были запущены АМС “Марс-2” и “Марс-3”. Станция “Марс-2” вышла на орбиту искусственного спутника Марса, от нее был отделен спускаемый аппарат, который разбился при посадке. Научная аппаратура и небольшой шагающий марсоход погибли, но вымпел с изображением герба СССР все же попал на поверхность Марса. Это третий вымпел, доставленный на другие планеты (второй был отправлен на Венеру).

2 декабря 1971 г. спускаемый аппарат станции “Марс-3” совершил мягкую посадку на поверхность планеты. Посадка осуществлялась по такой схеме: спускаемый аппарат сначала вышел на орбиту искусственного спутника Марса, после отработки корректирующего импульса перешел на траекторию снижения, затем была введена парашютная система. Аппарат опустился на поверхность Марса, после чего раскрылись лепестковые панели, закрывавшие аппаратуру, и началась работа. В состав научной аппаратуры входили приборы для измерения атмосферного давления, температуры и скорости ветра, масс-спектрометр для определения химического состава атмосферы, состава и физико-химических свойств грунта. Аппарат начал передавать информацию, но через 20 с связь прервалась. Понять, что произошло, было невозможно.

В 1974 г. подошло “стартовое окно” для полета к Марсу, когда условия для запуска наиболее благоприятны по энергетическим соображениям. Запущены четыре “Марса”, из них только полет станции “Марс-5” оказался частично удачным. Так что Марс был не столь благосклонен к нам, как Венера.

Программа “Фобос” предназначалась для исследований Марса и его спутника Фобоса. Это было очень интересно, так как в свое время существовали гипотезы, что Фобос является не естественным, а искусственным спутником Марса.

Два аппарата стартовали в июле 1988 г. с интервалом в несколько дней. Полет должен был продолжаться 200 сут. Планировалось, что приблизившись к планете, аппараты выйдут на сильно вытянутую орбиту над экватором, проработают на ней около 60 сут, после чего перейдут на круговую орбиту с периодом обращения 8 ч. Программой предусматривалось приближение к поверхности Фобоса на 50 м и проведение исследований на этой высоте, после чего от аппаратов отделяются исследовательские модули для изучения Фобоса. Один из них мог скачками передвигаться по его поверхности. Состав пород предполагалось изучать с помощью лазерной пушки. Исследования Марса и Фобоса должны были продолжаться около года.

Этот проект стал международным, в нем участвовали ученые и специалисты многих стран Европы и Европейского космического агентства.

Из-за ошибки оператора “Фобос-1” вышел из строя, и все попытки оживить его остались безрезультатными. “Фобос-2” после коррекции, проведенной по команде с Земли, вышел на орбиту спутника Марса с периодом обращения 77 ч. После четырех витков начались операции по сближению с Фобосом. С 21 марта станция передавала информацию на Землю, а 27-го связь с ней была потеряна. Как показал последующий анализ, основной причиной неудачи оказались конструктивные недостатки этих аппаратов.

Проект “Вега”

В 1986 г. ожидалась комета Галлея, которая появляется в окрестностях Земли раз в 76 лет. Для ее исследования был разработан международный проект “Вега”. В конце декабря 1984 г. стартовали две межпланетные автоматические станции — “Вега-1” и “Вега-2”.

Они направились к Венере по пролетной траектории. 9 и 13 июня 1985 г. от них отделились спускаемые аппараты, а пролетные блоки, изменив траекторию с помощью гравитационного поля Венеры, полетели “догонять” комету.

На высоте 65 км от спускаемых аппаратов в свернутом виде отделились аэростатные зонды. По команде автоматики зонды развернулись и заполнились гелием. Под “воздушным шариком” была подвешена гондола с размещенной в ней научной аппаратурой. После сброса балласта зонды опустились на высоту около 50 км, на которой и дрейфовали, изучая розу ветров и атмосферу Венеры. Связь с зондами продолжалась до исчерпания источников питания, почти 46 ч. За это время они успели пролететь около 12 тыс. км.

В начале марта 1986 г. “Вега-1” и “Вега-2” приблизились к ядру кометы Галлея на расстояние немного меньше 9 тыс. км. Они подверглись интенсивной бомбардировке частицами хвоста кометы, но тем не менее передавали на Землю телевизионное изображение ядра. Измерения производились на всем участке сближения с ядром, полученная информация передавалась на европейский спутник “Джотто”, который для этого приблизился к ядру на расстояние около 600 км.

В проекте принимали участие Европейское космическое агентство, Япония, США. Это был последний грандиозный проект XX века.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://vivovoco.nns.ru

topref.ru

Освоение космического пространства в СССР

В.Л.Пономарева, кандидат технических наук, Институт истории естествознания и техники им.С.И.Вавилова РАН, Москва

Первая советская Государственная программа исследования и освоения космического пространства была разработана на основании представленного в 1958 г. С.П.Королевым документа “Предварительные соображения о перспективных работах по освоению космического пространства”. 10 декабря 1959 г. она была утверждена решением ЦК КПСС и СМ СССР.

До 1966 г. программа включала изучение околоземного космического пространства автоматическими искусственными спутниками Земли, исследование Луны и планет автоматическими межпланетными станциями (АМС), создание первых спутников с человеком на борту, отработку операции сближения и стыковки космических аппаратов на орбите, создание спутника с экипажем два-три человека. По этому плану (с некоторым отставанием по времени) и развивалась в эти годы наша космическая программа.

Когда был создан Институт космических исследований (ИКИ) Академии наук СССР, в его работу была включена широкая сеть научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро.

Луна

Первым объектом исследований стала Луна. Не только потому, что она является ближайшим к нам небесным телом, но и потому, что изучение Луны важно для понимания происхождения и эволюции Солнечной системы.

Рассматривалось несколько вариантов: облет Луны для фотографирования ее обратной стороны, доставка на Луну и подрыв на ее поверхности ядерного заряда (вспышка от взрыва, зафиксированная всеми земными обсерваториями, подтвердит факт попадания в Луну; этот вариант был отвергнут ввиду его очевидной опасности) и, наконец, мягкая посадка на Луну.

Задача попадания в Луну оказалась очень сложной научной и технической проблемой: требовалось попасть в движущуюся цель с расстояния 384 тыс. км. Недобор или перебор скорости в конце активного участка всего на 1 м/с (при том, что необходимая скорость составляет около 11 км/с) приводит к промаху от точки прицеливания на 250 км, а время старта надо выдержать с точностью до нескольких секунд. Расчет и классификацию траекторий полета к Луне (попадающие, пролетные и облетные) впервые выполнил сотрудник Института прикладной математики В.А.Егоров.

Штурм Луны начался в конце 1958 г., однако все попытки запуска аппаратов к Луне, как наши, так и американские, были неудачными. Первый успешный запуск советской ракеты к Луне состоялся 2 января 1959 г. Это была четвертая по счету попытка. Из-за незначительного отклонения одного из параметров станция промахнулась на 6 тыс. км, и третья ступень с контейнером, в котором находились научная аппаратура и вымпел с изображением герба Советского Союза, на Луну не попали. У нас не принято было сообщать о неудачах, и в печати появилось сообщение о новом крупном достижении Советского Союза в исследовании космоса: впервые в Солнечной системе была создана искусственная планета, которая получила имя “Мечта”. Так неудача превратилась в успех.

“Отрицательный результат тоже результат”, - говорил Королев. Отрабатывалась техника, способы управления и многое другое. Даже если аппарат не достиг поставленной цели (например, не попал в Луну), на траектории полета он передавал на Землю новую информацию о межпланетном пространстве, очень нужную для дальнейшего развития исследований.

14 сентября 1959 г. советская автоматическая станция “Луна-2” достигла поверхности Луны. Впервые аппарат, изготовленный человеком, достиг другого небесного тела. Исследования, проведенные с помощью научной аппаратуры, установленной на борту “Луны-2”, показали, что Луна не имеет собственного магнитного поля и радиационных поясов.

Аппарат “прилунился” (точнее сказать, врезался в Луну на огромной скорости) в Море Дождей, между кратерами Архимед, Аристилл и Автолик (сейчас этот район называется Залив Лунника) и доставил на поверхность Луны вымпел с гербом СССР. Вымпел имел форму шара, поверхность которого состояла из пятиугольных металлических пластин с надписью “СССР. Сентябрь 1959”. При ударе аппарат должен был разбиться, а пластины разлететься вокруг, как, без сомнения, и произошло.

Это замечательное достижение нашей науки и техники имело огромный политический резонанс. Американские газеты писали, что Н.С.Хрущев (как раз на те дни пришелся его визит в США) привез с собой Луну в чемодане.

4 октября 1959 г., ровно через два года после начала Космической эры, был совершен облет Луны. Станция “Луна-3” передала на Землю фотографии ее обратной стороны, и люди впервые увидели изображение той стороны нашего естественного спутника, которая всегда была от них скрыта.

Для того, чтобы это сделать, требовалось решить целый ряд чрезвычайно сложных научно-технических проблем, которые условно можно разделить на две группы: обеспечение условий фотографирования (расчет траектории, управление полетом, обеспечение необходимой ориентации станции для фотографирования, радиосвязи, передачи изображений на Землю и др.) и разработка средств для получения фотоизображений в необычных условиях космического полета. Обе “группы” включали в себя массу проблем, многие из которых в истории развития техники возникли впервые.

Для решения этой задачи был разработан ряд наземных комплексов и бортовых систем для управления полетом и работой фотоаппаратуры: программно-временное устройство, командная радиолиния, система ориентации. “Луна-3” - первый космический аппарат, снабженный системой управления движением и сложным радиокомплексом. Эти системы - прародители современных неизмеримо более сложных и совершенных систем, работающих теперь “на цифре”.

При расчете орбиты необходимые значения параметров траектории получили за счет воздействия поля притяжения Луны. Траектория полета должна была обеспечить получение максимального объема информации; безопасное возвращение АМС на близкое расстояние к Земле для надежной передачи полученных изображений, чтобы при подходе к Земле станция не задела атмосферу и не сгорела в ней. Задача осложнялась еще и тем, что для успешной передачи на Землю фотоснимков по радиоканалу АМС должна подходить со стороны северного полушария, так как первый в стране пункт дальней космической связи был построен в Крыму на горе Кошка. Эти расчеты проводились в Отделении прикладной математики Академии наук, в ОКБ-1 и в НИИ-4.

Для фотографирования в НИИ-380 (ныне Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения) разработали автоматическую фототелевизионную систему “Енисей”. К фотоаппаратуре предъявлялись специфические и весьма жесткие требования (по выдерживанию температуры объективов и самого фотоаппарата, по термостойкости пленки, по сохранению свойств фотореактива, по защите пленки от засветки космическим излучением и т.д.).

Вполне понятное стремление при первом фотографировании обеспечить охват возможно большей площади привело к неблагоприятным условиям освещения: поверхность Луны высвечивалась прямыми лучами Солнца, поэтому детали рельефа не давали теней и могли распознаваться только благодаря различию их отражательной способности, и информативность полученного материала была не слишком высокой. Для возможности дешифрирования и привязки к селеноцентрическим координатам захватили небольшую область видимой стороны с уже известными образованиями.

Взаимное положение автоматической станции “Луна-3”, Луны и Солнца в момент фотографирования Луны.

Полученные со станции “Луна-3” материалы охватывали примерно 60% поверхности невидимого полушария Луны. На этих снимках различимы детали, имеющие в поперечнике размер не менее 50 км. После дешифрирования выявили и описали около 400 невидимых с Земли образований на лунной поверхности, установлены их селенографические координаты. Государственным астрономическим институтом им.П.К.Штернберга был выпущен “Атлас обратной стороны Луны”, составлены карты и каталоги. Международный астрономический союз присвоил новым объектам имена. На Луне появились Море Мечты с заливом астронавтов, Море Москвы, кратеры и цирки Джордано Бруно, К.Э.Циолковского, Д.И.Менделеева, Г.Герца, И.В.Курчатова, М.В.Ломоносова, Дж.К.Максвелла и др.

Интересно отметить, что в сообщении о запуске ни слова не было сказано о его главной цели. Как пишет академик Б.Е.Черток, если по современной теории надежности оценить вероятность успешного выполнения задачи фотографирования созданными тогда средствами, шансы на успех не превышали 20-30%. Но самоотверженность и энтузиазм людей, работавших над решением этой чрезвычайно сложной задачи, все преодолели!

Любопытный штрих: вспоминая об истории первого фотографирования Луны, Черток упоминает о таком факте: богатый французский винодел объявил, что подарит тысячу бутылок шампанского тому, кто покажет обратную сторону Луны, и выполнил свое обещание. После долгих согласований на всех уровнях шампанское разошлось, как это часто у нас бывает, в основном среди “непричастных”…

В 1965 г. Королев передал межпланетную тематику Г.Н.Бабакину в НПО им.С.А.Лавочкина, все последующие полеты к Луне и планетам осуществлялись на разработанных там аппаратах.

Ракета-носитель со станцией “Луна-9” стартовала 31 января 1966 г., а уже 3 февраля станция совершила первую мягкую посадку на другое небесное тело. Сферический спускаемый аппарат отделился от двигательного отсека, мягко прилунился, раскрыл четыре лепестковые панели, закрывающие антенны и телекамеру, и передал на Землю панорамное изображение лунного ландшафта. Выяснилась структура лунного грунта - оказалось, что в месте посадки он достаточно плотный, вроде пемзы.

Мягкая посадка на другое небесное тело - новая и очень сложная научно-техническая задача. Отсутствие на Луне атмосферы исключало использование парашюта. Нужно было с помощью ракетного двигателя затормозить аппарат, летящий со скоростью 2.5-2.7 км/с, до нуля и именно в тот момент, когда он вплотную приблизится к поверхности Луны. Она отрабатывалась при запусках “лунников” с четвертого номера по восьмой.

В том же году для изучения гравитационного поля Луны была запущена станция “Луна-10”. 31 марта она вышла на орбиту искусственного спутника Луны. Это был первый искусственный спутник другого небесного тела.

В сентябре 1970 г. станция “Луна-16” совершила мягкую посадку в районе Моря Изобилия, произвела бурение, взяла образцы лунного грунта и доставила их на Землю. Это было первое в истории космонавтики возвращение космического аппарата с другого небесного тела; исследовали химический состав лунного грунта и определили абсолютный возраст пород морского и материкового типа, что является одной из фундаментальных проблем изучения планет.

Чтобы решить эти задачи — осуществить мягкую посадку или создать искусственный спутник другой планеты — нужно было научиться корректировать (или задавать) траекторию полета космического аппарата. Это стало возможно после разработки точных систем ориентации и создания корректирующих ракетных двигателей, способных неоднократно включаться в условиях космического пространства.

В ноябре 1970 г. “Луна-17” доставила на Луну дистанционно управляемый аппарат “Луноход-1”. При разработке этого аппарата во ВНИИ Трансмаш (Ленинград) рассматривались разные способы передвижения на Луне — шагающие, прыгающие, ползущие, двигающиеся на гусеницах или на колесах механизмы. В конце концов остановились на последнем варианте.

Колес было восемь — по четыре с каждой стороны. Каждое колесо имело свой собственный двигатель (небольшой электромотор в ступице), поэтому луноход мог двигаться и при отказе одного или нескольких колес. Специальные шипы обеспечивали хорошее сцепление с грунтом при малой (в шесть раз меньше, чем на Земле) силе тяжести. Для испытания ходовой части на Земле был построен специальный лунодром со всеми элементами лунной поверхности (кратерами, трещинами, камнями и прочим). Материалы для строительства привезли с потухших и действующих вулканов Камчатки.

Управляли луноходом по радио- и телеканалам операторы с Земли. Это было очень непросто, так как команда управления шла до аппарата 1.3 с и столько же времени требовалось на ответ лунохода “Вас понял”. Имелся бортовой электронный блок управления, который контролировал движение и останавливал луноход в опасных ситуациях.

Однажды при попытке преодолеть кратер, который наземному экипажу из-за неблагоприятного освещения не показался сложным, луноход опасно накренился. Тут же включилась автоматика и остановила аппарат. В другой раз аппарат специально направили в кратер с крутыми склонами и большим количеством камней, который ученым непременно нужно было исследовать. Это была сложная задача, но усилиями наземного экипажа и автоматики справились.

За 10 месяцев “Луноход-1” прошел расстояние 10 540 м, обследовав площадь 80 тыс. м2. Более чем в 500 точках изучались физико-химические свойства Луны, на Землю было передано огромное количество научной информации, в том числе около 200 панорам и более 20 тыс. отдельных снимков.

В январе 1973 г. на Луну был доставлен “Луноход-2”. Выполняя программу исследований и передавая результаты на Землю, он в течение пяти месяцев прошел 37 км.

Венера

Венера всегда закрыта толстым слоем облаков, и сведения о ее поверхности и атмосфере до начала полетов автоматических межпланетных станций были довольно скудными. В 1959 г. советские специалисты начали радиолокационные исследования Венеры с Земли. Удалось определить температуру, период обращения вокруг оси. Вращение оказалось обратным, период обращения составил примерно 244 сут. Полученные тогда значения довольно хорошо совпадают с современными. Первым аппаратом, который достиг поверхности планеты, стала станция “Венера-3” (межпланетный перелет продолжался с 16 ноября 1965 г. по первое марта 1966 г.). В 67-м была предпринята попытка мягкой посадки. Спускаемый аппарат станции “Венера-4” представлял собой шар диаметром 1 м. При его торможении в атмосфере перегрузка достигала 300 единиц. Спуск на парашюте продолжался 94 мин. В течение этого времени на Земле принимали уникальную научную информацию. Впервые были получены данные об атмосфере планеты. На высоте 22 км, когда давление достигло 18 атм, а температура 277°С, станция прекратила существование - она не была рассчитана на такие условия.

После полетов следующих станций, которые погибали при спуске, стало ясно, что спускаемые аппараты следует рассчитывать на снижение в сверхплотной раскаленной атмосфере. Станция “Венера-7”, достигшая поверхности планеты, передала, что давление составляет 100 атм (как в океане на глубине 800 м), а температура 475°С. Наиболее успешным в этой серии был полет станции “Венера-8”, которая села на дневной стороне планеты и в течение 50 мин передавала информацию.

В 1975 г. были запущены станции нового типа “Венера-9” и “Венера-10”. Станции состояли из двух частей — орбитального блока и спускаемого аппарата. За двое суток до встречи с планетой от станций отделились спускаемые аппараты и продолжили полет к планете, а орбитальные блоки перешли на орбиты искусственных спутников планеты. Станции “Венера-9” и “Венера-10” стали первыми искусственными спутниками Венеры. Со спускаемых аппаратов были получены панорамные изображения поверхности планеты. Несмотря на плотную атмосферу и густую облачность, по освещенности виды напоминали пасмурный день на Земле, а местность представляла собой каменистую пустыню с большим количеством валунов гигантского размера.

Исследования Венеры, хоть и не всегда успешные, продолжались. В 1981 г. стартовали станции нового поколения “Венера-13” и “Венера-14”. Их спускаемые аппараты взяли и исследовали пробы грунта и через орбитальный блок передали на Землю уникальную научную информацию. В 1983 г. на орбиту искусственного спутника Венеры были выведены станции “Венера-15” и “Венера-16”. В течение восьми месяцев они вели радиолокационную съемку планеты. По результатам их исследований были составлены карты северного полушария планеты. Ее рельеф оказался сложным, с горами, впадинами, кратерами. Самые крупные из них получили имена: например, каньон Артемиды, равнина Снегурочки.

Почти все полеты советских станций к Венере были успешными, ее называли “русской планетой”.

Марс

Первым аппаратом, запущенным к Марсу, стала советская автоматическая межпланетная станция “Марс-1”, которая стартовала 1 ноября 1962 г. Полет продолжался семь с половиной месяцев, станция прошла на расстоянии 195 тыс. км от Марса. В марте 1963 г., когда станция удалилась от Земли на расстояние 106 млн км, связь с ней оборвалась.

19 и 28 мая 1971 г. были запущены АМС “Марс-2” и “Марс-3”. Станция “Марс-2” вышла на орбиту искусственного спутника Марса, от нее был отделен спускаемый аппарат, который разбился при посадке. Научная аппаратура и небольшой шагающий марсоход погибли, но вымпел с изображением герба СССР все же попал на поверхность Марса. Это третий вымпел, доставленный на другие планеты (второй был отправлен на Венеру).

2 декабря 1971 г. спускаемый аппарат станции “Марс-3” совершил мягкую посадку на поверхность планеты. Посадка осуществлялась по такой схеме: спускаемый аппарат сначала вышел на орбиту искусственного спутника Марса, после отработки корректирующего импульса перешел на траекторию снижения, затем была введена парашютная система. Аппарат опустился на поверхность Марса, после чего раскрылись лепестковые панели, закрывавшие аппаратуру, и началась работа. В состав научной аппаратуры входили приборы для измерения атмосферного давления, температуры и скорости ветра, масс-спектрометр для определения химического состава атмосферы, состава и физико-химических свойств грунта. Аппарат начал передавать информацию, но через 20 с связь прервалась. Понять, что произошло, было невозможно.

В 1974 г. подошло “стартовое окно” для полета к Марсу, когда условия для запуска наиболее благоприятны по энергетическим соображениям. Запущены четыре “Марса”, из них только полет станции “Марс-5” оказался частично удачным. Так что Марс был не столь благосклонен к нам, как Венера.

Программа “Фобос” предназначалась для исследований Марса и его спутника Фобоса. Это было очень интересно, так как в свое время существовали гипотезы, что Фобос является не естественным, а искусственным спутником Марса.

Два аппарата стартовали в июле 1988 г. с интервалом в несколько дней. Полет должен был продолжаться 200 сут. Планировалось, что приблизившись к планете, аппараты выйдут на сильно вытянутую орбиту над экватором, проработают на ней около 60 сут, после чего перейдут на круговую орбиту с периодом обращения 8 ч. Программой предусматривалось приближение к поверхности Фобоса на 50 м и проведение исследований на этой высоте, после чего от аппаратов отделяются исследовательские модули для изучения Фобоса. Один из них мог скачками передвигаться по его поверхности. Состав пород предполагалось изучать с помощью лазерной пушки. Исследования Марса и Фобоса должны были продолжаться около года.

Этот проект стал международным, в нем участвовали ученые и специалисты многих стран Европы и Европейского космического агентства.

Из-за ошибки оператора “Фобос-1” вышел из строя, и все попытки оживить его остались безрезультатными. “Фобос-2” после коррекции, проведенной по команде с Земли, вышел на орбиту спутника Марса с периодом обращения 77 ч. После четырех витков начались операции по сближению с Фобосом. С 21 марта станция передавала информацию на Землю, а 27-го связь с ней была потеряна. Как показал последующий анализ, основной причиной неудачи оказались конструктивные недостатки этих аппаратов.

Проект “Вега”

В 1986 г. ожидалась комета Галлея, которая появляется в окрестностях Земли раз в 76 лет. Для ее исследования был разработан международный проект “Вега”. В конце декабря 1984 г. стартовали две межпланетные автоматические станции — “Вега-1” и “Вега-2”.

Они направились к Венере по пролетной траектории. 9 и 13 июня 1985 г. от них отделились спускаемые аппараты, а пролетные блоки, изменив траекторию с помощью гравитационного поля Венеры, полетели “догонять” комету.

На высоте 65 км от спускаемых аппаратов в свернутом виде отделились аэростатные зонды. По команде автоматики зонды развернулись и заполнились гелием. Под “воздушным шариком” была подвешена гондола с размещенной в ней научной аппаратурой. После сброса балласта зонды опустились на высоту около 50 км, на которой и дрейфовали, изучая розу ветров и атмосферу Венеры. Связь с зондами продолжалась до исчерпания источников питания, почти 46 ч. За это время они успели пролететь около 12 тыс. км.

В начале марта 1986 г. “Вега-1” и “Вега-2” приблизились к ядру кометы Галлея на расстояние немного меньше 9 тыс. км. Они подверглись интенсивной бомбардировке частицами хвоста кометы, но тем не менее передавали на Землю телевизионное изображение ядра. Измерения производились на всем участке сближения с ядром, полученная информация передавалась на европейский спутник “Джотто”, который для этого приблизился к ядру на расстояние около 600 км.

В проекте принимали участие Европейское космическое агентство, Япония, США. Это был последний грандиозный проект XX века.

superbotanik.net

Реферат: Освоение космоса

Освоение космоса

Начало космической эры

4 октября 1957 г. СССР произвел запуск первого в мире искуственного спутника Земли. Первый советский спутник позволил впервые измерить плотность верхней атмосферы, получить данные о распространении радиосигналов в ионосфере,отработать вопросы выведения на орбиту,тепловой режим и др.Спутник представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см и массой 83,6 кг с четыремя штыревыми антенами длинной 2,4-2,9 м.В герметичном корпусе спутника размещались аппаратура и источники электропитания.

Начальные параметры орбиты составляли: высота перигея 228 км, высота апогея 947 км,наклонение 65,1 гр.

3 ноября Советский Союз сообщил о выведении на орбиту второго советского спутника.В отдельной герметической кабине находились собака Лайка и телеметрическая система для регистрации ее поведении в невесомости.Спутник был также снабжен научными прибора ми для исследования излучения Солнца и космических лучей.

6 декабря 1957 г. в США была предпринята попытка запустить спутник “Авангард-1” с помощью ракеты-носителя,разработанной Исследовательской лабораторией ВМФ .После зажигания ракета поднялась над пусковым столом,однако через секунду двигатели выключились и ракета упала на стол,взорвавшись от удара.

31 января 1958 г. был выведен на орбиту спутник “Эксплорер-1”, американский ответ на запуск советских спутников.По размерам и массе он не был кандидатом в рекордсмены.Будучи длинной менее 1 м и диаметром только ~15,2 см,он имел массу всего лишь 4,8 кг.

Однако его полезный груз был приесоеденен к четвертой, послед ней ступени ракеты-насителя “Юнона-1”. Спутник вместе с ракетой на орбите имел длинну 205 см и массу 14 кг. На нем были установлены датчики наружной и внутренней температур, датчики эрозии и ударов для определения потоков микрометеоритов и счетчик Гей гера-Мюллера для регистрации проникающих космических лучей.

Важный научный результат полета спутника состоял в открытии окружающих Земля радиоционных поясов. Счетчик Гейгера-Мюл лера прекратил счет, когда аппарат находился в апогее на высоте 2530 км, высота перигея составляла 360 км.

5 февраля 1958 г. в США была предпринята вторая попытка запустить спутник “Авангард-1”, но она также закончилась аварией, как и первая попытка. Наконец 17 марта спутник был выведен на орбиту. В период с декабря 1957 г. по сентябрь 1959 г. было предпринято одиннадцать попыток вывести на орбиту “Авангард-1” только три из них были успешными. Оба спутника внесли много нового в космическую науку и технику (солнечные батареи, новые данные о плотности верхний атмосферы, точное картирование островов в Тихом океане и тд.) 17 августа 1958 г. в США была предпринята первая попытка послать с мыса Канаверал в окресности Луны зонд с научной аппаратурой. Она оказалась неудачной. Ракета поднялась и пролетела всего 16 км. Первая ступень ракеты взорвалась на 77 с полета. 11 октября 1958 г. была предпринята вторая попытка запуска лунного зонда “Пионер-1”, также оказалась неудачной. Последующие несколько запусков также оказались неудачными, лишь 3 марта 1959 г. “Пионер-4”, массой 6,1 кг частично выполнил поставленную задачу: пролетел мимо Луны на расстоянии 60000 км (вместо планируемых 24000 км).

Так же как и при запуске спутника Земли, приоритет в запуске пер вого зонда пренадлежит СССР, 2 января 1959 г. был запущен пер вый созданный руками человека обьект, который был выведен на траекторию, проходящую достаточно близко от Луны, на орбиту спутника Солнца. Таким образом “Луна-1” впервые достигла вто рой космической скорости. “Луна-1” имела массу 361,3 кг и прол етела мимо Луны на расстоянии 5500 км. На расстоянии 113000 км от Земли с ракетной ступени, пристыкованной к “Луне-1”, было выпущено облако паров натрия, оьразовавшее искусственную комету. Солнечное излучение вызвало яркое свечение паров натрия и оптические системы на Земле сфотографировали облако на фоне созвездия Водолея.

“Луна-2” запущенная 12 сентября 1959 г. совершила первый в мире полет на другое небесное тело. В 390,2-килограммовой сфере размещались приборы, показавшие, что Луна не имеет магнитного по ля и радиационного пояса.

Автоматическая межпланетная станция (АМС) “Луна-3” была запущена 4 октября 1959 г. Вес станции равнялся 435 кг. Основной целью запуска был облет Луны и фотографирование ее обратной, не видимой с Земли, стороны. Фотографирование производилось 7 октября в течение 40 мин с высоты 6200 км над Луной.

Человек в космосе

12 апреля 1961 г. в 9 ч 07 мин по московскому времени в несколь ких десятках километров северние поселка Тюратам в Казахстане на советском космодроме Байконур состоялся запуск межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, в носовом отсеке которой размещался пилотируемый космический корабль “Восток” с майором ВВС Юрием Алексеевичем Гагариным на борту. Запуск про шел успешно. Космический корабль был выведен на орбиту с наклонением 65 гр, высотой перигея 181 км и высотой апогея 327 км и совершил один виток вокруг Земли за 89 мин. На 108-ой мин после запуска он вернулся на Землю, приземлившись в районе деревни Смеловка Саратовской области. Таким образом, спустя 4 го да после выведения первого искусственного спутника Земли Советский Союз впервые в мире осуществил полет человека в космическое пространство.

Космический корабль состоял из двух отсеков. Спускаемый аппарат, являющийся одновременно кабиной космонавта, представлял собой сферу диаметром 2,3 м, покрытую абляционным материалом для тепловой защиты при входе в атмосферу. Управление кораблем осуществлялось автоматически, а также космонавтом. В полете не прерывно поддерживалась с Землей. Атмосфера корабля - смесь кислорода с азотом под давлением 1 атм (760 мм рт. ст.). “Восток 1” имел массу 4730 кг, а с последней ступенью ракеты-носителя  6170 кг. Космический корабль “Восток” выводился в космос 5 раз, после чего было объявлено о его безопасности для полета человека.

Через четыре недели после полета Гагарина 5 мая 1961 г. капитан 3-го ранга Алан Шепард стал первым американским астронавтом. Хотя он и не достиг околоземной орбиты, он поднялся над Землей на высоту около 186 км. Шепард запущеный с мыса Канаверал в КК “Меркурий-3” с помощью модифицированной баллистической ракеты “Редстоун”, провел в полете 15 мин 22 с до посадки в Атлантическом океане. Он доказал, что человек в условиях невесомости может осушествлять ручное управление космическим кораблем. КК “Меркурий” значительно отличался от КК “Восток”.

Он состоял только из одного модуля - пилотируемой капсулы в форме усеченного конуса длинной 2,9 м и диаметром основания 1,89 м. Его герметичная оболочка из никелевого сплава имела обшивку из титана для защиты от нагрева при входе в атмосферу.

Атмосфера внутри “Меркурия” состояла из чистого кислорода под давлением 0,36 ат. 20 февраля 1962 г. США достигли околоземной орбиты. С мыса Канаверал был запущен корабль “Меркурий-6”, пилотируемый подполковником ВМФ Джоном Гленном. Гленн пробыл на орбите только 4 ч 55 мин, совершив 3 витка до успешной посадки. Целью полета Гленна было определение возможности работы чело века в КК “Меркурий”. Последний раз “Меркурий” был выведен в космос 15 мая 1963 г.

18 марта 1965 г. был выведен на орбиту КК “Восход” с двумя космонавтами на борту - командиром корабля полковником Павлом Иваровичем Беляевым и вторым пилотом подполковником Алексеем Архиповичем Леоновым. Сразу после выхода на орбиту экипаж очистил себя от азота, вдыхая чистый кислород. Затем был развернут шлюзовой отсек : Леонов вошел в шлюзовой отсек, за крыл крышку люка КК и впервые в мире совершил выход в космическое пространство. Косманавт с автономной системой жизнеобеспечения находился вне кабины КК в течении 20 мин, временами отдаляясь от корабля на расстояние до 5 м. Во время выхода он был соеденен с КК только телефонным и телемеметрическим кабелями. Таким образом, была практически подтверждена возможность пребывания и работы космонавта вне КК. 3 июня был запущен КК “Джемени-4” с капитанами Джеймсом Макдивиттом и Эдвардом Уайтом. Во время этого полета, прод олжавшегося 97 ч 56 мин Уайт вышел из КК и провел вне кабины 21 мин, проверяя возможность маневра в космосе с помощью ру чного реактивного пистолета на сжатом газе.

К большому сожалению освоение космоса не обошлось без жер тв. 27 января 1967 г. экипаж готовившийся совершить первый пилотируемый полет по программе “Аполлон” погиб во время пожара внутри КК сгорев за 15 с в атмосфере чистого кислорода. Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи стали первыми американскими астронавтами, погибшими в КК. 23 апреля с Байконура был запущен новый КК “Союз-1”, пилотируемый полковником Владимиром Комаровым. Запуск прошел успешно.

На 18 витке, через 26 ч 45 мин, после запуска, Комаров начал ориентацию для входа в атмосферу. Все операции прошли нормаль но, но после входа в атмосферу и торможения отказала парашют ная система. Космонавт погиб мнгновенно в момент удара “Со юза” о Землю со скоростью 644 кмч. В дальнейшем Космос ун ес не одну человеческую жизнь, но эти жертвы были первыми.

Голоса из космоса

В телевизионных (ТВ) программах уже не упоминается о том, что передача ведется через спутник. Это является лишним свидетельством огромного успеха в индустриализации космоса, ста вшей неотъемлемой частью нашей жизни. Спутники связи буквально опутывают мир невидимыми нитями. Идея создания спутников связи родилась вскоре после второй мировой войны, когда А. Кларк в номере журнала “Мир радио” ( Wireless World ) за октябрь 1945г. представил свою концепцию ретрансляционной станции связи, расположенной на высоте 35880 км над Землей.

Заслуга Кларка заключалась в том, что он определил орбиту, на которой спутник неподвижен относительно Земли. Такая орбита называется геостационарной или орбитой Кларка. При движении по круговой орбите высотой 35880 км один виток совершается за 24 часа, т.е. за период суточного вращения Земли. Спутник, движущийся по такой орбите, будет постоянно находиться над определенной точкой поверхности Земли. Первый спутник связи “Телстар-1” был запущен все же на низкую околоземную орбиту с параметрами 950 х 5630 км это случи лось 10 июля 1962г. Почти через год последовал запуск спутни ка “Телстар-2”. В первой телепередаче был показан американский флаг в Новой Англии на фоне станции в Андовере. Это изображение было пе редано в Великобританию, Францию и на американскую станц ию в шт. Нью-Джерси через 15 часов после запуска спутника.

Двумя неделями позже миллионы европейцев и американцев на блюдали за переговорами людей, находящихся на противополо жных берегах Атлантического океана. Они не только разговари вали но и видели друг друга, общаясь через спутник. Историки могут считать этот день датой рождения космического ТВ.

Крупнейшая в мире государственная система спутниковой свя зи создана в России. Ее начало было положено в апреле 1965г. запуском спутников серии “Молния”, выводимых на сильновы тянутые эллиптические орбиты с апогеем над Северным полу шарием. Каждая серия включает четыре пары спутников,обраща ющихся на орбите на угловом расстоянии друг от друга 90 гр.

На базе спутников “Молния” построена первая система дальней космической связи “Орбита”. В декабре 1975г. семейство спут ников связи пополнилось спутником “Радуга”, функционирую щем на геостационарной орбите. Затем появился спутник “Эк ран” с более мощным передатчиком и более простыми наземны ми станциями. После первых разработок спутников наступил но вый период в развитии техники спутниковой связи, когда спутни ки стали выводить на геостационарную орбиту по которой они движутся синхронно с вращением Земли. Это позволило устано вить круглосуточную связь между наземными станциями , испо льзуя спутники нового поколения : американские “Синком”, “Эр ли берд” и “Интелсат” российские - “Радуга” и “Горизонт”.

Большое будущее связывают с размещением на геостационарной орбите антенных комплексов.

Космическая метеорология

После запусков советских и американских спутников встал вопрос о практическом использовании разработанной техники. Возможности аппаратуры и самих спутников привлекли внимание метеорологов с точки зрения получения обычной регулярной информации о постоянно меняющейся погоде в мировом масштабе.

Первая попытка в этом направлении была предпринята американ цами ,создавшими семейство метеорологических спутников “Ти рос”. Девять таких спутников были выведены на орбиту в период 1960-1965гг. На каждом спутнике были установлены две малогабаритные ТВ-камеры и приблизительно на половине спутников- сканирующий инфракрасный радиометр для получения изображения  облачного покрова Земли . В России метеорологическим космиче ским аппаратом стал спутник “Метеор”. Два или три спутника этой серии находятся на орбите одновременно и собирают информацию о состоянии атмосферы , тепловом излучении Земли и т.д. Полез ный груз спутника состоит из оптико-механического ТВ оборудо вания работающего в видимой области спектра. Кроме того, имее тся сканирующая инфракрасная аппаратура для получения данных о содержании влаги в атмосфере и вертикальном профиле темпера тур. Предупреждения о внезапных изменениях погоды по объеди ненным данным с метеорологических радиолокационных станций и спутников передаются по радио из Москвы, Санкт-Петербурга и других центров, а специальная служба сообщает эту информацию на суда и самолеты. За последнии 20 лет существенно возросли количество, качество и надежность обзора с помощью спутников.

Начиная с 1966 г. Землю регулярно фотографируют по крайней ме ре один раз в сутки. Фотоснимки используют в повседневной ра боте, а также помещают в архивы. Метеорологическая информация, получаемая со спутников, неуклонно приобретает все более важное значение. В настоящее время она широко используется метеороло гами и специалистами по окружающей среде всего мира в повседневной практике и считаются почти обязательной для проведения анализов и краткосрочных прогнозов. Метеорологическая инфор мация со всех света поступает в Национальную службу контроля окружающей среды с помошью спутников, расположенную в Ва шингтоне, перерабатывается в материалы широкой номенклатуры и распределяется по всему свету. Спутниковая информация оказалась особенно полезной в двух сферах исследования. Во первых, существуют обширные районы Земли, из которых метеорологическая информация, обычными средствами, недоступна. Это территории океанов северного и южного полушарий, пустынь и полярных областей. Спутниковая информация заполняет эти пробелы, выявляя крупномасштабные особенности из образований облаков. К таким особенностям относятся штормовые системы, фронты, наиболее значительные междуволновые впадины и гребни, струйные течения, густой туман, слоистые облака, ледовая обстановка, снежный пок ров и отчасти направление и скорость наиболее сильных ветров. Во вторых, спутниковая информация успешно используется для слеже ния за ураганами, тайфунами и тропическими штормами. Спутнико вая информация включает данные о наличии и расположении атмос ферных фронтов, бурь и общего облачного покрова. В итоге в насто ящее время спутник стал практически признаным инструментом мете орологов в большинстве стран мира. Карты погоды, которые вечером появляются на наших телевизионных экранах, со всей очевидностью свидетельствуют о ценности наблюдения со спутников в обеспечении метеорологических систем.

Изучение Земли из космоса

Человек впервые оценил роль спутников для контроля за состоянием сельскохозяйственных угодий, лесов и другихприродных ресурсов Земли лишь спустя несколько лет после наступления космической эры. Начало было положено в 1960г., когда с помощью метеорологи ческих спутников “Тирос” были получены подобные карте очертан ия земного шара, лежащего под облаками. Эти первые черно-белые

ТВ изображения давали весьма слабое представление о деятельности человека и тем не менее это было первым шагом. Вскоре были разра ботаны новые технические средства, позволившие повысить качество наблюдений . Информация извлекалась из многоспектральных изображений в видимом и инфракрасном (ИК) областях спектра. Первыми спутниками, предназначенными для максимального использования этих возможностей были аппараты типа “Лэндсат”. Например спутник “Лэндсат-D”, четвертый из серии, осуществлял наблюдение Земли с высоты более 640 км с помощью усовершенствованных чуствительных приборов, что позволило потребителям получать значительно более детальную и своевременную информацию . Одной из первых областей применения изображений земной поверхности, была картография. В доспутниковую эпоху карты многих областей, даже в развитых районах мира были составлены неточно. Изображения, полученные с помощью спутника “Лэндсат”, позволили скорректировать и обнови ть некоторые существующие карты США. В СССР изображения полу ченные со станции “Салют”, оказались незаменимыми для выверки железнодорожной трассы БАМ.

В середине 70-х годов НАСА, министерство сельского хозяйства США приняли решение продемонстрировать возможности спутниковой системы в прогнозировании важнейшей сельскохозяй-ственной культуры пшеницы. Спутниковые наблюдения, оказавшиеся наредкость точными в дальнейшем были распространены на другие сельскохозяйственные культуры. Приблизительно в то же время в СССР наблюдения за сельскохозяйственными культурами проводились со спутников серий “Космос”, “Метеор”, “Муссон” и орбитальных станций “Салют”.

Использование информации со спутников выявило ее неоспоримые преимущества при оценке объема строевого леса на обширных территориях любой страны. Стало возможным управлять процессом вырубки леса и при необходимости давать рекомендации по изменению контуров района вырубки с точки зрения наилучшей сохранности леса. Благодаря изображениям со спутников стало также возможным быстро оценивать границы лесных пожаров, особенно “коронообразных”, харрактерных для западных областей Северной Америки , а так же районов Приморья и южных районов Восточной Сибири в России.

Огромное значение для человечества в целом имеет возможность наб людения практически непрерывно за просторами Мирового Океана, этой “кузницы” погоды. Именно над толщами океанской воды зарождаются чудовищной силы ураганы и тайфуны, несущие многочисленные жертвы и разрушения для жителей побережья. Раннее оповещение населения часто имеет решающее значение для спасения жизней десятков тысяч людей. Определение запасов рыбы и других морепродуктов также имеет огромное практическое значение . Океанские течения часто искривляются, меняют курс и размеры. Например , Эль Нино, теплое течение в южном направлении у берегов Эквадора в отдельные годы может распространяться идоль берегов Перу до 12гр. ю.ш. . Когда это присходит планктон и рыба гибнут огромных количествах, нанося непоправимый ущерб рыбным промыслам многих стран и том числе и России. Большие концентрации одноклеточных морских организмов повышают смертность рыбы, возможно из-за содержащихся в них токсинов. Наблюдение со спутников помогает выявить “капризы” таких  течений и дать полезную информацию тем, кто в ней нуждается. По некоторым оценкам российских и американских ученых экономия топлива в сочетании с “дополнительным уловом” за счет использования информации со спутников, полученной в инфракрасном диапазоне, дает ежегодную прибыль в 2,44 млн. долл. Использование спутников для целей обзора облегчило задачу прокладывания курса морских судов.

При эксплуатации российского атомного ледокола “Сибирь” была ис пользована информация с четырех типов спутников для составления наиболее безопасных и экономичных путей в северных морях. Полу чаемая с навигационного спутника “Космос-1000” информация испо льзовалась в вычислительной машине корабля для определения точного местоположения. Со спутников “Метеор” поступали изображения облачного покрова ипрогнозы снежной и ледовой обстановки, что позволило выбирать лучший курс. Спомощью спутника “Молния” поддерживалась связь с корабля с базой. Также с помощью спутников находят нефтяные загрязнения, загрязнения воздуха, полезные ископаемые.

Наука о космосе

В течении небольшого периода времени с начала космической эры че ловек не только послал автоматические космические станции к другим планетам и ступил на поверхность Луны, но также произвел революцию в науке о космосе, равной которой не было за всю историю человечес тва. Наряду с большими техническими достяжениями, вызванными  развитием космонавтики, были получены новые знания о планете Земля и соседних мирах.

Одним из первых важных открытий, сделанных не традиционным визуальным, а иным методом наблюдения, было установление факта резкого увеличения с высотой, начиная с некоторой пороговой высоты, интенсивности считавшихся ранее изотропными космических лучей.

Это открытие пренадлежит австрийцу В. Ф. Хессу, запустившему в 1946 г.газовый шар-зонд с аппаратурой на большие высоты.

В 1952 и 1953 гг. д-р Джеймс Ван Аллен проводил исследования низ ко энергетических космических лучей при запусках в районе север ного магнитного полюса Земли небольших ракет на высоту 19-24 км и высотных шаров-балонов. Проанализировав резульаты проведенных эксперементов, Ван Аллен предложил разместить на борту первых американских искусственных спутников Земли достаточно порстые по конструкции детекторы космических лучей.

С помощью спутника “Эксплорер-1” выведенного США на орбиту 31 января 1958 г. было обнаружено резкое уменьшение интенсивности космического излучения на высотах более 950 км.

В конце 1958 г. АМС “Пионер-3” преодалевшая за сутки полета рас тояние свыше 100000 км, зарегистрировала с помощью имевшихся на борту датчиков второй, расположенный выше первого, радиационный пояс Земли, который также опоясывает весь земной шар.

В августе и сентябре 1958 г. на высоте более 320 км было произведено три атомных взрыва, каждый мощьностью 1,5 кт. Целью испытаний с кодовым названием “Аргус” было изучение возможности пропадания радио и радиолокационной связи при таких испытаниях. Исследование Солнца - важнейшая научная задача, решению которой посвящены многие запуски первых спутников и АМС.

Американские “Пионер-4” - “Пионер-9” ( 1959-1968гг.) с околосол нечных орбит передавали по радио на Землю важнейшую информа цию о структуре Солнца. В тоже время было запущено более двад цати спутников серии “Интеркосмос” с целью изучения Солнца и околосолнечного пространства.

Полеты АМС к Луне и планетам

В начале 60-х годов в США и СССР были спроектированы ,изготов лены и запущены к Луне целый ряд АМС . Наиболее удачным для американцев был запуск в июле 1964г. аппарата “Рейнджер-7”, ко торый передал на Землю более 4300 высококачественных ТВ изображений Луны , полученных перед контактом с поверхностью. По следнееизображение, снятое с высоты 1600 м ,охватывало площадь 30x50 м. На нем были отчетливо видны кратеры диаметром до 1 м.

В СССР впервые были созданы возможности для осуществления мягкой посадки на Луну с созданием новых АМС серии “Луна” в 1963г. Эти станции массой до 1,8 т были рассчитаны на доставку приборного контейнера массой 100 кг на поверхность Луны.

При запуске АМС “Луна-9” в феврале 1966г. была впервые успешно осуществлена мягкая посадка на Луну объекта, изготовленного руками человека. Второй “прилунившейся” станцией стала “Луна-13”.

С помощью механического грунтомера и радиационного плотноме ра была получена уникальная информация о плотности и составе поверхности грунта. При запуске АМС “Луна-17” впервые была по ставлена задача передвижения по лунной поверхности. После успеш ной посадки с посадочной ступени был спущен аппарат “Луноход-1”

В течении 10 мес работы “Луноход-1”,управляемый с Земли по радио, прошел по лунной поверхности более 10,5 км.

Одно из наиболее ярких светил ночного неба- покрытая облаками планета Венера - стало одной из первых целей полетов АМС. Впервые возможность запуска АМС появилась в конце 1960г., когда в СССР была создана первая ракета-носитель А-2-е. В феврале 1961г. воспользовавшись “окном” для запусков к Венере СССР запустил АМС “Венера-1”, которая прошла на расстоянии 100 тыс. км от Венеры и вышла на околосолнечную орбиту .

12 ноября 1965 г. была запущена, с целью достижения ее поверхности “Венера-3”. 1 марта 1965 г. станция достигла поверхности Венеры, осуществив первый полет АМС на другую планету. В 1967 г. успешный полет совершила станйия “Венера-4”, направленная непосредственно на планету. На расстаянии 45000 км от Венеры от станции отделился сферический спускаемый аппарат (СА) диаметром 1 м, который при входе в атмосферу планеты выдержал перегрузку до 300 g. Парашютная система в дальнейшем обеспечила спуск в атмосфере, который продолжался 94 мин. Была принята информация о том, что на высоте 25 км температура атмосферы равна 271 гр. и давление 17-20 атм. На поверхности планеты температура ровна 475 гр. и давление 15 атм.

Было установлено, что атмосфера Венеры почти полностью состоит из углекислого газа. В последствии были проведены несколько запусков с целью погружения в атмосферу Венеры.

Первой космической станцией, запущенной к Марсу 1 ноября 1962 г., была советская АМС “Марс-1”. США запустили в 1964 г. первые две АМС “Маринер”. Запуск “Маринер-3” оказался неудачным и через три недели на околосолнечную орбиту был выведен “Маринер-4”. 14 июля 1965 г. он пролетел на расстоянии 9600 км от Марса, не обнаружив ни радиационных поясов, ни магнитного поля вокруг плане ты. Было установленно что давление у поверхности планеты состав ляет менее 1% земного давления над уровнем моря и сответствует давлению в атмосфере Земли на высоте 30-35 км. На поверхности Марса были обнаружены кратеры, аналогичные лунным.

Первая советская АМС совершившая посадку на Марс была “Марс 2” массой 4650 кг. В составе грунта было обнаруженно: 15-20 % кремния, 14 % железа, кальций, аллюминий, сера, титан, магний, цезий и калий. В составе воздуха было обнаруженно 95 % углекис лого газа, 2,7 % азота и признаки наличия кислорода, аргона и во дяного пара.

К Меркурию впервые отправилась АМС “Маринер-10”, первона чально посланная к Венере в 1973 г. 29 марта 1973 г. космический аппарат достиг своей цели, планеты Меркурий, пройдя на расстоя нии 690 км от ее теневой поверхности. Во время каждого полета проводились иследования поверхности планеты. В атмосфере Мер курия были найдены следы аргона, неона и гелия в триллион раз меньшем количестве чем на Земле. Диапазон температур поверх ности от 510 до -210 гр., напряженность магнитного поля 1 % земного, а масса планеты 6 % массы Земли. Также АМС посылались к Юпитеру и Сатурну.

Человек на Луне

В соответствии с программой “Аполлон” в период с 1969 г. по 1972 г. к Луне было направлено девять экспедиций. Шесть из них за кончились высадкой двенадцати астронавтов на поверхность Луны от Океана Бурь на западе до хребта Тавр на востоке. Задачи двух первых экспедиций ограничивались полетами по селеноцентрическим орбитам, а высадка астронавтов на Луну в одной из экспедиций была отменена из-за взрыва кислородного бака для топливных элементов и системы жизнеобеспечения, происшедшего через двое суток после старта. Поврежденный КК “Аполлон-13” совершил облет Луны и благополучно вернулся на Землю.

Первое место посадки было выбрано на базальтовом основании Моря Спокойствия, расположенного к востоку от центра области лун ных равнин. Нейл Армстронг (командир корабля) и полковник Эдвин Олдрин (пилот лунной кабины) совершили здесь посадку в лунной кабине (ЛК) “Орел” 20 июля 1969 г. в 20 ч 17 мин 43 с по Гринвичу.

Астронавты сделали много фотоснимков лунного ландшафта, вклю чая скалы и равнину, собрали 22 кг образцов лунного грунта для изу чения на Земле. Выйдя первым из ЛК и последним войдя в нее, Арм стронг провел на Луне 2ч 31мин. Во время шестой экспедиции на

Луну в декабре 1972 г. время пребывания экипажа на ее поверхности составило 22 ч 5 мин. Длина путешествия по Луне также возросла со 100 м, которые прошли пешком первые астронавты КК “Аполлон-11”, до 35 км, которые на электрическом автомобиле про ехал экипаж “Аполлона-17”.

Экспедиция на КК “Аполлон-17” была последней экспедицией на Луну. За время шести посещений Луны было собрано 384,2 кг образцов породы и грунта. В процессе выполнения программы исследований был сделан ряд открытий, но наиболее важным являются следующие два. Во-первых, было установлено, что Луна стерильна, на ней не обнаружено никаких форм жизни. Во-вторых было установлено, что Луна, подобно Земле, прошла через ряд периодов внутреннего разогрева.

Изучение Луны с помощью пилотируемых КА было закончено после шестой успешной высадки астронавтов на ее поверхность с КК “Аполлон-17” в декабре 1972 г.

Космические станции

Работы по созданию космических пилотируемых станций начались в США и СССР практически одновременно - в начале 60-х годов.

Но поскольку американцы в дальнейшем основное внимание уде лили престижной программе “Аполлон”, то от обширной прграм мы космических исследований помимо “Аполлона” у них остались только орбитальная станция “Скайлэб”, запущенная на орбиту 14 мая 1973 г. и космический транспортный корабль многоразового использования “Спэйс Шаттл”, который сегодня является единственным дуйствующим пилотируемым КК Соединенных Штатов.

Орбитальный блок космической станции (КС) был создан на базе ракеты S-4B - третьей ступени ракеты-насителя “Сатурн-5”, доставившей в свое время человека на Луну. Ее (ракеты) водород ный бак был переоборудован в просторное двухэтажное помеще ние для экипажа из трех человек. Полный внутренний объем КС “Скайлэб” вместе с пристыкованным к ней модифицированным основным блоком КК “Аполлон” - около 330 м куб. (объем не большого дома с двумя спальнями). Астронавты дышали смесью кислорода с азотом при давлении 0,35 ат при температуре 21 гр. C. За период с мая 1973 г. по февраль 1974 г. на КС “Скайлэб” рабо тало 3 экипажа. Последний в составе Джеральда Карра, Эдварда Гибсона и Уильяма Поуга работал на ее борту в течение 84 суток.

11 июля 1979 г. станция вошла в плотные слои атмосферы и прек ратила свое существование.

В СССР работы по программе орбитальных КС начались в конце 60-х годов. 19 апреля 1971 г. на орбиту ракето-насителем “Протон” была выведена первая в мире орбитальная КС “Салют-1”. Станция состояла из трех основных отсеков - переходного, рабочего и агрегатного, представлявшими из себя цилиндры диаметром 2,9 м, 4,15 м и 2,2 м соответственно. Полная длинна орбитального комплекса “Салют-1” - “Союз” - 21,4 м, масса комплекса более 25 тонн.

На КС “Салют-1” отработал один экипаж в составе Г. Доброволь ского, В. Пацаева и В. Волкова, погибший при возращении на Зем лю. Через 175 суток после запуска по команде с Земли срабатали тормозные двигатели и КС “Салют-1” упала в Тихий океан. Всего успешно отработали на орбите семь станций серии “Салют”. Последняя из них “Салют-7” отработала до конца 1985 г.

В феврале 1986 г. в СССР была выведена в космос орбитальная станция нового поколения “Мир”. В отличие от своих предшественников, “Салютов”, эта станция воплощает принципиально новый подход к заселению около земного пространства. Если “Салюты” служили одновременно и домом, и местом работы, “Мир” стал базовым блоком, то есть тем звеном, вокруг которого группируются крупные специализированные КА - научные модули. В этих больших лабораториях, насыщенных научными приборами и установками, проводятся исследования. Станция “Мир” служит не только связующим звеном, объеденяющим различные КА в единое целое, но и выполняет роль центра, откуда экипаж управляет всем орбитальным комплексом. Первый модуль - астрофизическая обсерватория

“Квант” причалил к “Миру” весной 1987 г. - ненамного уступает в размерах самой станции. Объем всей станции составляет 40 м куб. Мы вступили лишь в четвертое десятилетие космической эры, а уже вполне привыкли к таким чудесам, как охватившие всю Землю спутниковые системы связи и наблюдения за погодой, навигации и оказания помощи терпищим на суше и на море. Как о чем-то вполне обыденном слушаем сообщение о многомесячнгой работе людей на орбите, не удивляемся следам на Луне, снятым “в упор” фотография далеких планет, впервые показанному КА ядро кометы. За очень короткий исторический срок космонавтика стала неотъемлемой частью нашей жизни, верным помошником в хозяйственных делах и познании окружающего мира. И не приходится сомневаться, что дальнейшее развитие земной цивилизации не может обойтись без ос воения всего околоземного пространства. Освоение космоса - этой “провинции всего человечества” - продолжается нарастающими тем пами.

Список литературы

“Космическая техника” под редакцией К. Гэтланда. Издательство “Мир”. 1986 г. Москва.

www.neuch.ru

Освоение космического пространства в СССР

В.Л.Пономарева, кандидат технических наук, Институт истории естествознания и техники им.С.И.Вавилова РАН, Москва

Первая советская Государственная программа исследования и освоения космического пространства была разработана на основании представленного в 1958 г. С.П.Королевым документа “Предварительные соображения о перспективных работах по освоению космического пространства”. 10 декабря 1959 г. она была утверждена решением ЦК КПСС и СМ СССР.

До 1966 г. программа включала изучение околоземного космического пространства автоматическими искусственными спутниками Земли, исследование Луны и планет автоматическими межпланетными станциями (АМС), создание первых спутников с человеком на борту, отработку операции сближения и стыковки космических аппаратов на орбите, создание спутника с экипажем два-три человека. По этому плану (с некоторым отставанием по времени) и развивалась в эти годы наша космическая программа.

Когда был создан Институт космических исследований (ИКИ) Академии наук СССР, в его работу была включена широкая сеть научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро.

Луна

Первым объектом исследований стала Луна. Не только потому, что она является ближайшим к нам небесным телом, но и потому, что изучение Луны важно для понимания происхождения и эволюции Солнечной системы.

Рассматривалось несколько вариантов: облет Луны для фотографирования ее обратной стороны, доставка на Луну и подрыв на ее поверхности ядерного заряда (вспышка от взрыва, зафиксированная всеми земными обсерваториями, подтвердит факт попадания в Луну; этот вариант был отвергнут ввиду его очевидной опасности) и, наконец, мягкая посадка на Луну.

Задача попадания в Луну оказалась очень сложной научной и технической проблемой: требовалось попасть в движущуюся цель с расстояния 384 тыс. км. Недобор или перебор скорости в конце активного участка всего на 1 м/с (при том, что необходимая скорость составляет около 11 км/с) приводит к промаху от точки прицеливания на 250 км, а время старта надо выдержать с точностью до нескольких секунд. Расчет и классификацию траекторий полета к Луне (попадающие, пролетные и облетные) впервые выполнил сотрудник Института прикладной математики В.А.Егоров.

Штурм Луны начался в конце 1958 г., однако все попытки запуска аппаратов к Луне, как наши, так и американские, были неудачными. Первый успешный запуск советской ракеты к Луне состоялся 2 января 1959 г. Это была четвертая по счету попытка. Из-за незначительного отклонения одного из параметров станция промахнулась на 6 тыс. км, и третья ступень с контейнером, в котором находились научная аппаратура и вымпел с изображением герба Советского Союза, на Луну не попали. У нас не принято было сообщать о неудачах, и в печати появилось сообщение о новом крупном достижении Советского Союза в исследовании космоса: впервые в Солнечной системе была создана искусственная планета, которая получила имя “Мечта”. Так неудача превратилась в успех.

“Отрицательный результат тоже результат”, - говорил Королев. Отрабатывалась техника, способы управления и многое другое. Даже если аппарат не достиг поставленной цели (например, не попал в Луну), на траектории полета он передавал на Землю новую информацию о межпланетном пространстве, очень нужную для дальнейшего развития исследований.

14 сентября 1959 г. советская автоматическая станция “Луна-2” достигла поверхности Луны. Впервые аппарат, изготовленный человеком, достиг другого небесного тела. Исследования, проведенные с помощью научной аппаратуры, установленной на борту “Луны-2”, показали, что Луна не имеет собственного магнитного поля и радиационных поясов.

Аппарат “прилунился” (точнее сказать, врезался в Луну на огромной скорости) в Море Дождей, между кратерами Архимед, Аристилл и Автолик (сейчас этот район называется Залив Лунника) и доставил на поверхность Луны вымпел с гербом СССР. Вымпел имел форму шара, поверхность которого состояла из пятиугольных металлических пластин с надписью “СССР. Сентябрь 1959”. При ударе аппарат должен был разбиться, а пластины разлететься вокруг, как, без сомнения, и произошло.

Это замечательное достижение нашей науки и техники имело огромный политический резонанс. Американские газеты писали, что Н.С.Хрущев (как раз на те дни пришелся его визит в США) привез с собой Луну в чемодане.

4 октября 1959 г., ровно через два года после начала Космической эры, был совершен облет Луны. Станция “Луна-3” передала на Землю фотографии ее обратной стороны, и люди впервые увидели изображение той стороны нашего естественного спутника, которая всегда была от них скрыта.

Для того, чтобы это сделать, требовалось решить целый ряд чрезвычайно сложных научно-технических проблем, которые условно можно разделить на две группы: обеспечение условий фотографирования (расчет траектории, управление полетом, обеспечение необходимой ориентации станции для фотографирования, радиосвязи, передачи изображений на Землю и др.) и разработка средств для получения фотоизображений в необычных условиях космического полета. Обе “группы” включали в себя массу проблем, многие из которых в истории развития техники возникли впервые.

Для решения этой задачи был разработан ряд наземных комплексов и бортовых систем для управления полетом и работой фотоаппаратуры: программно-временное устройство, командная радиолиния, система ориентации. “Луна-3” - первый космический аппарат, снабженный системой управления движением и сложным радиокомплексом. Эти системы - прародители современных неизмеримо более сложных и совершенных систем, работающих теперь “на цифре”.

При расчете орбиты необходимые значения параметров траектории получили за счет воздействия поля притяжения Луны. Траектория полета должна была обеспечить получение максимального объема информации; безопасное возвращение АМС на близкое расстояние к Земле для надежной передачи полученных изображений, чтобы при подходе к Земле станция не задела атмосферу и не сгорела в ней. Задача осложнялась еще и тем, что для успешной передачи на Землю фотоснимков по радиоканалу АМС должна подходить со стороны северного полушария, так как первый в стране пункт дальней космической связи был построен в Крыму на горе Кошка. Эти расчеты проводились в Отделении прикладной математики Академии наук, в ОКБ-1 и в НИИ-4.

Для фотографирования в НИИ-380 (ныне Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения) разработали автоматическую фототелевизионную систему “Енисей”. К фотоаппаратуре предъявлялись специфические и весьма жесткие требования (по выдерживанию температуры объективов и самого фотоаппарата, по термостойкости пленки, по сохранению свойств фотореактива, по защите пленки от засветки космическим излучением и т.д.).

Вполне понятное стремление при первом фотографировании обеспечить охват возможно большей площади привело к неблагоприятным условиям освещения: поверхность Луны высвечивалась прямыми лучами Солнца, поэтому детали рельефа не давали теней и могли распознаваться только благодаря различию их отражательной способности, и информативность полученного материала была не слишком высокой. Для возможности дешифрирования и привязки к селеноцентрическим координатам захватили небольшую область видимой стороны с уже известными образованиями.

Взаимное положение автоматической станции “Луна-3”, Луны и Солнца в момент фотографирования Луны.

Полученные со станции “Луна-3” материалы охватывали примерно 60% поверхности невидимого полушария Луны. На этих снимках различимы детали, имеющие в поперечнике размер не менее 50 км. После дешифрирования выявили и описали около 400 невидимых с Земли образований на лунной поверхности, установлены их селенографические координаты. Государственным астрономическим институтом им.П.К.Штернберга был выпущен “Атлас обратной стороны Луны”, составлены карты и каталоги. Международный астрономический союз присвоил новым объектам имена. На Луне появились Море Мечты с заливом астронавтов, Море Москвы, кратеры и цирки Джордано Бруно, К.Э.Циолковского, Д.И.Менделеева, Г.Герца, И.В.Курчатова, М.В.Ломоносова, Дж.К.Максвелла и др.

Интересно отметить, что в сообщении о запуске ни слова не было сказано о его главной цели. Как пишет академик Б.Е.Черток, если по современной теории надежности оценить вероятность успешного выполнения задачи фотографирования созданными тогда средствами, шансы на успех не превышали 20-30%. Но самоотверженность и энтузиазм людей, работавших над решением этой чрезвычайно сложной задачи, все преодолели!

Любопытный штрих: вспоминая об истории первого фотографирования Луны, Черток упоминает о таком факте: богатый французский винодел объявил, что подарит тысячу бутылок шампанского тому, кто покажет обратную сторону Луны, и выполнил свое обещание. После долгих согласований на всех уровнях шампанское разошлось, как это часто у нас бывает, в основном среди “непричастных”…

В 1965 г. Королев передал межпланетную тематику Г.Н.Бабакину в НПО им.С.А.Лавочкина, все последующие полеты к Луне и планетам осуществлялись на разработанных там аппаратах.

Ракета-носитель со станцией “Луна-9” стартовала 31 января 1966 г., а уже 3 февраля станция совершила первую мягкую посадку на другое небесное тело. Сферический спускаемый аппарат отделился от двигательного отсека, мягко прилунился, раскрыл четыре лепестковые панели, закрывающие антенны и телекамеру, и передал на Землю панорамное изображение лунного ландшафта. Выяснилась структура лунного грунта - оказалось, что в месте посадки он достаточно плотный, вроде пемзы.

Мягкая посадка на другое небесное тело - новая и очень сложная научно-техническая задача. Отсутствие на Луне атмосферы исключало использование парашюта. Нужно было с помощью ракетного двигателя затормозить аппарат, летящий со скоростью 2.5-2.7 км/с, до нуля и именно в тот момент, когда он вплотную приблизится к поверхности Луны. Она отрабатывалась при запусках “лунников” с четвертого номера по восьмой.

В том же году для изучения гравитационного поля Луны была запущена станция “Луна-10”. 31 марта она вышла на орбиту искусственного спутника Луны. Это был первый искусственный спутник другого небесного тела.

В сентябре 1970 г. станция “Луна-16” совершила мягкую посадку в районе Моря Изобилия, произвела бурение, взяла образцы лунного грунта и доставила их на Землю. Это было первое в истории космонавтики возвращение космического аппарата с другого небесного тела; исследовали химический состав лунного грунта и определили абсолютный возраст пород морского и материкового типа, что является одной из фундаментальных проблем изучения планет.

Чтобы решить эти задачи — осуществить мягкую посадку или создать искусственный спутник другой планеты — нужно было научиться корректировать (или задавать) траекторию полета космического аппарата. Это стало возможно после разработки точных систем ориентации и создания корректирующих ракетных двигателей, способных неоднократно включаться в условиях космического пространства.

В ноябре 1970 г. “Луна-17” доставила на Луну дистанционно управляемый аппарат “Луноход-1”. При разработке этого аппарата во ВНИИ Трансмаш (Ленинград) рассматривались разные способы передвижения на Луне — шагающие, прыгающие, ползущие, двигающиеся на гусеницах или на колесах механизмы. В конце концов остановились на последнем варианте.

Колес было восемь — по четыре с каждой стороны. Каждое колесо имело свой собственный двигатель (небольшой электромотор в ступице), поэтому луноход мог двигаться и при отказе одного или нескольких колес. Специальные шипы обеспечивали хорошее сцепление с грунтом при малой (в шесть раз меньше, чем на Земле) силе тяжести. Для испытания ходовой части на Земле был построен специальный лунодром со всеми элементами лунной поверхности (кратерами, трещинами, камнями и прочим). Материалы для строительства привезли с потухших и действующих вулканов Камчатки.

Управляли луноходом по радио- и телеканалам операторы с Земли. Это было очень непросто, так как команда управления шла до аппарата 1.3 с и столько же времени требовалось на ответ лунохода “Вас понял”. Имелся бортовой электронный блок управления, который контролировал движение и останавливал луноход в опасных ситуациях.

Однажды при попытке преодолеть кратер, который наземному экипажу из-за неблагоприятного освещения не показался сложным, луноход опасно накренился. Тут же включилась автоматика и остановила аппарат. В другой раз аппарат специально направили в кратер с крутыми склонами и большим количеством камней, который ученым непременно нужно было исследовать. Это была сложная задача, но усилиями наземного экипажа и автоматики справились.

За 10 месяцев “Луноход-1” прошел расстояние 10 540 м, обследовав площадь 80 тыс. м2. Более чем в 500 точках изучались физико-химические свойства Луны, на Землю было передано огромное количество научной информации, в том числе около 200 панорам и более 20 тыс. отдельных снимков.

В январе 1973 г. на Луну был доставлен “Луноход-2”. Выполняя программу исследований и передавая результаты на Землю, он в течение пяти месяцев прошел 37 км.

Венера

Венера всегда закрыта толстым слоем облаков, и сведения о ее поверхности и атмосфере до начала полетов автоматических межпланетных станций были довольно скудными. В 1959 г. советские специалисты начали радиолокационные исследования Венеры с Земли. Удалось определить температуру, период обращения вокруг оси. Вращение оказалось обратным, период обращения составил примерно 244 сут. Полученные тогда значения довольно хорошо совпадают с современными. Первым аппаратом, который достиг поверхности планеты, стала станция “Венера-3” (межпланетный перелет продолжался с 16 ноября 1965 г. по первое марта 1966 г.). В 67-м была предпринята попытка мягкой посадки. Спускаемый аппарат станции “Венера-4” представлял собой шар диаметром 1 м. При его торможении в атмосфере перегрузка достигала 300 единиц. Спуск на парашюте продолжался 94 мин. В течение этого времени на Земле принимали уникальную научную информацию. Впервые были получены данные об атмосфере планеты. На высоте 22 км, когда давление достигло 18 атм, а температура 277°С, станция прекратила существование - она не была рассчитана на такие условия.

После полетов следующих станций, которые погибали при спуске, стало ясно, что спускаемые аппараты следует рассчитывать на снижение в сверхплотной раскаленной атмосфере. Станция “Венера-7”, достигшая поверхности планеты, передала, что давление составляет 100 атм (как в океане на глубине 800 м), а температура 475°С. Наиболее успешным в этой серии был полет станции “Венера-8”, которая села на дневной стороне планеты и в течение 50 мин передавала информацию.

В 1975 г. были запущены станции нового типа “Венера-9” и “Венера-10”. Станции состояли из двух частей — орбитального блока и спускаемого аппарата. За двое суток до встречи с планетой от станций отделились спускаемые аппараты и продолжили полет к планете, а орбитальные блоки перешли на орбиты искусственных спутников планеты. Станции “Венера-9” и “Венера-10” стали первыми искусственными спутниками Венеры. Со спускаемых аппаратов были получены панорамные изображения поверхности планеты. Несмотря на плотную атмосферу и густую облачность, по освещенности виды напоминали пасмурный день на Земле, а местность представляла собой каменистую пустыню с большим количеством валунов гигантского размера.

Исследования Венеры, хоть и не всегда успешные, продолжались. В 1981 г. стартовали станции нового поколения “Венера-13” и “Венера-14”. Их спускаемые аппараты взяли и исследовали пробы грунта и через орбитальный блок передали на Землю уникальную научную информацию. В 1983 г. на орбиту искусственного спутника Венеры были выведены станции “Венера-15” и “Венера-16”. В течение восьми месяцев они вели радиолокационную съемку планеты. По результатам их исследований были составлены карты северного полушария планеты. Ее рельеф оказался сложным, с горами, впадинами, кратерами. Самые крупные из них получили имена: например, каньон Артемиды, равнина Снегурочки.

Почти все полеты советских станций к Венере были успешными, ее называли “русской планетой”.

Марс

Первым аппаратом, запущенным к Марсу, стала советская автоматическая межпланетная станция “Марс-1”, которая стартовала 1 ноября 1962 г. Полет продолжался семь с половиной месяцев, станция прошла на расстоянии 195 тыс. км от Марса. В марте 1963 г., когда станция удалилась от Земли на расстояние 106 млн км, связь с ней оборвалась.

19 и 28 мая 1971 г. были запущены АМС “Марс-2” и “Марс-3”. Станция “Марс-2” вышла на орбиту искусственного спутника Марса, от нее был отделен спускаемый аппарат, который разбился при посадке. Научная аппаратура и небольшой шагающий марсоход погибли, но вымпел с изображением герба СССР все же попал на поверхность Марса. Это третий вымпел, доставленный на другие планеты (второй был отправлен на Венеру).

2 декабря 1971 г. спускаемый аппарат станции “Марс-3” совершил мягкую посадку на поверхность планеты. Посадка осуществлялась по такой схеме: спускаемый аппарат сначала вышел на орбиту искусственного спутника Марса, после отработки корректирующего импульса перешел на траекторию снижения, затем была введена парашютная система. Аппарат опустился на поверхность Марса, после чего раскрылись лепестковые панели, закрывавшие аппаратуру, и началась работа. В состав научной аппаратуры входили приборы для измерения атмосферного давления, температуры и скорости ветра, масс-спектрометр для определения химического состава атмосферы, состава и физико-химических свойств грунта. Аппарат начал передавать информацию, но через 20 с связь прервалась. Понять, что произошло, было невозможно.

В 1974 г. подошло “стартовое окно” для полета к Марсу, когда условия для запуска наиболее благоприятны по энергетическим соображениям. Запущены четыре “Марса”, из них только полет станции “Марс-5” оказался частично удачным. Так что Марс был не столь благосклонен к нам, как Венера.

Программа “Фобос” предназначалась для исследований Марса и его спутника Фобоса. Это было очень интересно, так как в свое время существовали гипотезы, что Фобос является не естественным, а искусственным спутником Марса.

Два аппарата стартовали в июле 1988 г. с интервалом в несколько дней. Полет должен был продолжаться 200 сут. Планировалось, что приблизившись к планете, аппараты выйдут на сильно вытянутую орбиту над экватором, проработают на ней около 60 сут, после чего перейдут на круговую орбиту с периодом обращения 8 ч. Программой предусматривалось приближение к поверхности Фобоса на 50 м и проведение исследований на этой высоте, после чего от аппаратов отделяются исследовательские модули для изучения Фобоса. Один из них мог скачками передвигаться по его поверхности. Состав пород предполагалось изучать с помощью лазерной пушки. Исследования Марса и Фобоса должны были продолжаться около года.

Этот проект стал международным, в нем участвовали ученые и специалисты многих стран Европы и Европейского космического агентства.

Из-за ошибки оператора “Фобос-1” вышел из строя, и все попытки оживить его остались безрезультатными. “Фобос-2” после коррекции, проведенной по команде с Земли, вышел на орбиту спутника Марса с периодом обращения 77 ч. После четырех витков начались операции по сближению с Фобосом. С 21 марта станция передавала информацию на Землю, а 27-го связь с ней была потеряна. Как показал последующий анализ, основной причиной неудачи оказались конструктивные недостатки этих аппаратов.

Проект “Вега”

В 1986 г. ожидалась комета Галлея, которая появляется в окрестностях Земли раз в 76 лет. Для ее исследования был разработан международный проект “Вега”. В конце декабря 1984 г. стартовали две межпланетные автоматические станции — “Вега-1” и “Вега-2”.

Они направились к Венере по пролетной траектории. 9 и 13 июня 1985 г. от них отделились спускаемые аппараты, а пролетные блоки, изменив траекторию с помощью гравитационного поля Венеры, полетели “догонять” комету.

На высоте 65 км от спускаемых аппаратов в свернутом виде отделились аэростатные зонды. По команде автоматики зонды развернулись и заполнились гелием. Под “воздушным шариком” была подвешена гондола с размещенной в ней научной аппаратурой. После сброса балласта зонды опустились на высоту около 50 км, на которой и дрейфовали, изучая розу ветров и атмосферу Венеры. Связь с зондами продолжалась до исчерпания источников питания, почти 46 ч. За это время они успели пролететь около 12 тыс. км.

В начале марта 1986 г. “Вега-1” и “Вега-2” приблизились к ядру кометы Галлея на расстояние немного меньше 9 тыс. км. Они подверглись интенсивной бомбардировке частицами хвоста кометы, но тем не менее передавали на Землю телевизионное изображение ядра. Измерения производились на всем участке сближения с ядром, полученная информация передавалась на европейский спутник “Джотто”, который для этого приблизился к ядру на расстояние около 600 км.

В проекте принимали участие Европейское космическое агентство, Япония, США. Это был последний грандиозный проект XX века.

www.yurii.ru

Смотрите также

• 
  Защитники земли русской реферат
• 
  Реферат этапы эволюции человека
• 
  Реферат территориальная организация населения
• 
  Реферат социальные проблемы города
• 
  Реферат профессиональное развитие личности
• 
  Реферат про музыкальный инструмент
• 
  Реферат по истории брежнев
• 
  Реферат кишечнополостные 7 класс
• 
  Охранно пожарная сигнализация реферат
• 
  Государственная информационная политика реферат
• 
  Функции трудового права реферат