Освоение космічного простору у СРСР

Освоение космічного простору у СРСР

В.Л.Пономарева, кандидата технічних наук, Інститут історії природознавства і техніки им. С. И. Вавилова РАН, Москва Первая радянська Державна програма дослідження та освоєння космічного простору розробили виходячи з поданого до 1958 р. С. П. Королевым документа «Попередні міркування щодо перспективних працях з освоєння космічного простору». 10 грудня 1959 р. у неї затверджена рішенням цк кпрс і РМ СРСР.

До 1966 р. програма включала вивчення навколоземного космічного простору автоматичними штучними супутниками Землі, дослідження відвідин Місяця й планет автоматичними міжпланетними станціями (АМС), створення перших супутників з людиною на борту, відпрацювання операції зближення і стикування космічних апаратів на орбіті, створення супутника з екіпажем двоє-троє. У цій плану (з певним відставанням за часом) і розвивалася у роки наша космічна програма.

Когда було створено Інститут космічних досліджень (ИКИ) Академії наук СРСР, у його роботу було включено широка мережу науково-дослідними інститутами і конструкторських бюро.

Луна

Первым об'єктом досліджень стала Місяць. Ні, що вона є найближчим до нас небесним тілом, а й оскільки вивчення Місяця важливо задля розуміння походження і еволюції Сонячної системи.

Рассматривалось кілька варіантів: обліт Місяця для фотографування зворотному боку, доставка на Місяць, і підрив їхньому поверхні ядерного заряду (спалах від вибуху, зафіксована усіма земними обсерваторіями, підтвердить факт влучення в Місяць; цей варіант відкинули через її очевидною небезпеки) і, нарешті, м’яка посадка на Місяць.

Задача влучення в Місяць виявилося дуже складним наукової та програмах технічної проблемою: вимагалося потрапити до рухливу мета із будь-якої відстані 384 тис. км. Недобір чи перебір швидкістю кінці активної ділянки всього на 1 м/с (тим більше, що необхідна швидкість становить близько 11 км/с) призводить до промаху від точки прицілювання на 250 км, а час старту треба витримати з точністю за кілька секунд. Розрахунок і класифікацію траєкторій польоту до Місяця (які потрапляють, пролітні і облетные) вперше виконав співробітник інституту прикладної математики В. А. Егоров.

Штурм Місяця розпочався лише наприкінці 1958 р., проте не всі спроби запуску апаратів до Місяця, як наші, і американські, були невдалими. Перший успішний запуск радянської ракети до Місяця відбувся 2 січня 1959 р. Це була четверта за рахунком спроба. Через незначного відхилення однієї з параметрів станція промахнувся на 6 тис. км, й третя щабель з контейнером, у якому містилося наукова апаратура і вимпел із зображенням герба Радянського Союзу, на Місяць не потрапили. У нас потребу не було повідомляти невдачі, й у пресі з’явилося повідомлення про новий неабияке досягнення Радянського Союзу у дослідженні космосу: вперше у Сонячної системі було створено штучна планета, яка одержала ім'я «Мрія». Так невдача перетворилася на успіх.

«Отрицательный результат теж результат», — говорив Корольов. Відпрацьовувалася техніка, способи управління й багато іншого. Навіть якщо його апарат не досяг поставленої мети (наприклад, потрапляв в Місяць), на траєкторії польоту він передавав на Землю нову інформацію про міжпланетному просторі, дуже потрібну подальшого розвитку досліджень.

14 вересня 1959 р. радянська автоматична станція «Луна-2» досягла поверхні Місяця. Вперше апарат, виготовлений людиною, досяг іншого небесного тіла. Дослідження, проведення допомогою наукової апаратури, встановленої на борту «Луны-2», показали, що Місяць немає власного магнітного поля і радіаційних поясів.

Аппарат «прилунился» (точніше, врізався в Місяць величезній швидкості) в Море Дощів, між кратерами Архімед, Аристилл і Автолик (сьогодні це район називається Затока Лунника) і доставив на поверхню Місяця вимпел з гербом СРСР. Вимпел мав форму кулі, поверхню котрого полягало з пятиугольных металевих пластин з написом «СРСР. Вересень 1959». При ударі апарат мав розбитися, а пластини розлетітися навколо, як, безперечно, і сталося.

Это чудове досягнення наша наука і техніки мало величезний політичний резонанс. Американські газети писали, що М. Хрущов (саме тих дні припав його візит до США) привіз із собою Місяць в валізі.

4 жовтня 1959 р., за двох років від початку Космічної ери, був зроблений обліт Місяця. Станція «Луна-3» передала на Землю фотографії зворотному боку, і вперше побачили зображення протилежного боку нашого природного супутника, що завжди від нього прихована.

Для здобуття права це, вимагалося вирішити низку надзвичайно складних науково-технічних проблем, які умовно можна розділити на дві групи: забезпечення умов фотографування (розрахунок траєкторії, управління польотом, забезпечення необхідної орієнтації станції для фотографування, радіозв'язку, передачі зображень на Землю та інших.) й розробка коштів на отримання фотозображень в незвичайних умовах космічного польоту. Обидві «групи» включали у собі масу проблем, чимало з яких історія розвитку техніки виникли вперше.

Для вирішення цього завдання розробили ряд наземних комплексів і бортових систем керувати польотом і клубною роботою фотоапаратури: программно-временное пристрій, командна радиолиния, система орієнтації. «Луна-3» — перший космічний апарат, обладнаний системою управління рухом та складних радіокомплексом. Ці системи — прабатьки сучасних незмірно складніших і завершених систем, працюючих тепер «на цифрі».

При розрахунку орбіти необхідні значення параметрів траєкторії отримали з допомогою впливу поля тяжіння Місяця. Траєкторія польоту мала забезпечити отримання максимальної обсягу інформації; безпечне повернення АМС на близьке відстань до Землі для надійної передачі отриманих зображень, щоб при підході до Землі станція не зачепила атмосферу і згоріла у ній. Завдання ускладнювалася і те, що з успішної передачі на Землю фотознімків по радіоканалу АМС повинна підходити із боку північного півкулі, бо перший країни пункт дальньої космічного зв’язку було побудовано Криму горі Кішка. Ці розрахунки проводились відділенні прикладної математики Академії наук, в ОКБ-1 й у НДІ-4.

Для фотографування в НИИ-380 (нині Всесоюзний НДІ телебачення) розробили автоматичну фототелевизионную систему «Єнісей». До фотоаппаратуре пред’являлися специфічні і дуже жорсткі вимоги (по выдерживанию температури об'єктивів і самої фотоапарата, по термостойкости плівки, зі збереженням властивостей фотореактива, захисту плівки від засвітки космічним випромінюванням тощо.).

Вполне зрозуміле прагнення з першого фотографуванні забезпечити охоплення можливо більшої площі призвело до несприятливих умов висвітлення: поверхню Місяця высвечивалась прямими променями Сонця, тому деталі рельєфу перешкоджали тіней і могли розпізнаватися тільки з розбіжності їх отражательной здібності, і інформативність отриманого матеріалу була дуже високої. Для можливості дешифрування і відсутність прив’язки до селеноцентрическим координатам захопили невелику область видимої боку з роботи вже відомими утвореннями.

.

Взаимное становище автоматичної станції «Луна-3», відвідин Місяця й Сонця момент фотографування Луны.

Полученные зі станції «Луна-3» матеріали охоплювали приблизно 60% поверхні невидимого півкулі Місяця. Цими знімках помітні деталі, які мають у поперечнику розмір щонайменше 50 км. Після дешифрування виявили і описали близько 400 невидимих з Землі утворень на місячної поверхні, встановлено їх селенографические координати. Державним астрономічним інститутом им. П. К. Штернберга був випущено «Атлас зворотного боку Місяця», складено карта народження і каталоги. Міжнародний астрономічний союз присвоїв новим об'єктах імена. На Місяці з’явилися Море Мрії з затокою астронавтів, Море Москви, кратери і цирки Джордано Бруно, К. Э. Циолковского, Д. И. Менделеева, Г. Герца, И. В. Курчатова, М. В. Ломоносова, Дж.К.Максвелла та інших.

Интересно відзначити, що у повідомленні запуск немає нічого був сказано про його головною мети. Як академік Б. Е. Черток, коли з сучасної теорії надійності оцінити ймовірність успішного виконання завдання фотографування створеними тоді засобами, шанси на успіх не перевищували 20−30%. Але самовідданість і ентузіазм людей, працювали над рішенням цієї надзвичайно складній завдання, все подолали!

Любопытный штрих: згадуючи історію першого фотографування Місяця, Черток згадує про такий факт: багатий французький винороб оголосив, що подарує тисячу пляшок шампанського тому, хто покаже зворотний бік Місяця, та свою обіцянку. Після тривалих узгоджень всіх рівнях шампанське розійшлося, як і часто у нас буває, переважно серед «непричетних»…

В 1965 р. Корольов передав міжпланетну тематику Г. Н. Бабакину в НВО им. С. А. Лавочкина, всі наступні польоти до Місяця і планет здійснювалися на розроблених там апаратах.

Ракета-носитель зі станцією «Луна-9» стартувала 31 січня 1966 р., а потім уже 3 лютого станція зробила першу м’яку посадку інше небесне тіло. Сферичний спускний апарат відокремився від рухового відсіку, м’яко прилунился, розкрив чотири лепестковые панелі, які зачиняють антени і телекамеру, і на Землю панорамне зображення місячного ландшафту. З’ясувалася структура місячного грунту — виявилося, що у місці посадки вона досить щільний, на кшталт пемзи.

Мягкая посадка інше небесне тіло — нова і дуже непроста науково-технічна завдання. Відсутність на Місяці атмосфери виключало використання парашута. Потрібно була пов’язана з допомогою ракетного двигуна загальмувати апарат, летючий зі швидкістю 2.5−2.7 км/с, нанівець і у той час, що він впритул наблизиться до поверхні Місяці. Вона відпрацьовувалася при запусках «лунников» з четвертого номери по восьмий.

В тому ж році вивчення гравітаційного поля Місяця було запущено станція «Луна-10». 31 березня вона на орбіту штучного супутника Місяця. То справді був перший штучний супутник іншого небесного тіла.

В вересні 1970 р. станція «Луна-16» зробила м’яку посадку у районі Моря Достатку, справила буріння, взяла зразки місячного грунту та доставила їх у Землю. Це були перші історія космонавтики повернення космічного апарату з іншого небесного тіла; досліджували хімічний склад місячного грунту та визначили абсолютний вік порід морського і материкового типу, що одній з фундаментальних проблем вивчення планет.

Чтобы розв’язати ці завдання — здійснити м’яку посадку або створити штучний супутник інший планети — потрібно було навчитися коригувати (чи ставити) траєкторію польоту космічного апарату. Це було можливе після розробки точних систем орієнтації й створення коригувальних ракетних двигунів, здатних неодноразово входитимуть у умовах космічного простору.

В листопаді 1970 р. «Луна-17» доставила на Місяць дистанційно керований апарат «Луноход-1». Під час розробки цього апарату у ВНДІ Трансмаш (Ленінград) розглядалися різні способи пересування на Місяці — що крокують, стрибають, повзуть, рухаються на гусеницях чи колесах механізми. Зрештою зупинилися на останньому варіанті.

Колес було вісім — чотири із боку. Кожне колесо мало свій власний двигун (невеличкий електромотор в маточині), тому місяцехід міг рухатися і у відмові однієї чи кількох коліс. Спеціальні шипи забезпечували хороше зчеплення з грунтом при малої (ушестеро менше, ніж Землі) силі тяжкості. Для випробування ходовий частини Землі побудували спеціальний лунодром з усіма елементами місячної поверхні (кратерами, тріщинами, камінням і іншим). Матеріали на будівництво привезли з погаслих і головних дійових вулканів Камчатки.

Управляли місяцеходом на радіоі телеканалам оператори з Землі. Це було досить непросто, оскільки команда управління йшла до апарату 1.3 сек. і стільки на той час вимагалося навіть відповіді місяцехода «Вас зрозумів». Був бортовий електронний блок управління, який контролював рух і зупиняв місяцехід в небезпечних ситуаціях.

Однажды під час спроби подолати кратер, який наземного екіпажу через несприятливого висвітлення видався складним, місяцехід небезпечно накренився. Відразу включилася автоматика і зупинила апарат. Іншим разом апарат спеціально надіслали кратер з крутими схилами й більшою кількістю каменів, який ученим неодмінно треба було досліджувати. Це було складне завдання, але зусиллями наземного екіпажу і автоматики впоралися.

За 10 місяців «Луноход-1» пройшов відстань 10 540 м, вивчивши площа 80 тис. м2. У більш як 500 точках вивчалися фізико-хімічні властивості Місяця, на Землю передали дуже багато інформації, зокрема близько 200 панорам і більше 20 тис. окремих знімків.

В січні 1973 р. на Місяць доставили «Луноход-2». Виконуючи програму досліджень, і передаючи результати на Землю, вона була впродовж п’яти місяців пройшов 37 км.

Венера

Венера завжди закрита товстим шаром хмар, і є дані про його поверхні і атмосфері на початок польотів автоматичних міжпланетних станцій були досить мізерними. У 1959 р. радянські фахівці почали радіолокаційні дослідження Венери з Землі. Вдалося визначити температуру, період обертання навколо осі. Обертання виявилося зворотним, період обертання становило приблизно 244 сут. Отримані тоді значення досить добре збігаються з сучасними. Першим апаратом, що досягла поверхні планети, стала станція «Венера-3» (міжпланетний переліт тривав із 16 листопада 1965 р. по перше березня 1966 р.). У 67-му була зроблено спробу м’яку посадку. Спускний апарат станції «Венера-4» був кулю діаметром 1 м. У його гальмуванні у атмосфері перевантаження досягала 300 одиниць. Узвіз зі спеціальним парашутом тривав 94 хв. Протягом цієї часу Землі приймали унікальну наукову інформацію. Вперше отримано дані за тією атмосферою планети. На висоті 22 км, коли тиск досягло 18 атм, а температура 277 °C, станція припинила своє існування — вона була на такі умови.

После польотів наступних станцій, які гинули При спуску, зрозуміли, що що встановлюють апарати слід прогнозувати зниження надщільного розпеченій атмосфері. Станція «Венера-7», досягла поверхні планети, передала, що тиск становить 100 атм (як і океані на глибині 800 м), а температура 475 °C. Найбільш успішним у серії був політ станції «Венера-8», яка села на денний боці планети і протягом 50 хв передавала інформацію.

В 1975 р. було запущено станції нових типів «Венера-9» і «Венера-10». Станції складалася з двох частин — орбітального блоки і спускного апарата. За двоє діб до зустрічі з планетою від станцій відокремились що встановлюють апарати і продовжили політ до планеті, а орбітальні блоки перейшли на орбіти штучних супутників планети. Станції «Венера-9» і «Венера-10» стали першими штучними супутниками Венери. З спущені апаратів отримано панорамні зображення поверхні планети. Попри щільну атмосферу і густу хмарність, по освітленості види нагадували похмурий день, на Землі, а місцевість являла собою кам’янисту пустелю з велику кількість валунів гігантського розміру.

Исследования Венери, хоч і не успішні, тривали. 1981;го р. стартували станції нової генерації «Венера-13» і «Венера-14». Їх що встановлюють апарати взяли і науково досліджували проби грунту та через орбітальний блок передали на Землю унікальну наукову інформацію. У1983 р. на орбіту штучного супутника Венери опинився станції «Венера-15» і «Венера-16». Протягом вісім місяців вони проводили радіолокаційну зйомку планети. За результатами їх досліджень було складено карти північного півкулі планети. Її рельєф виявився складним, з горами, западинами, кратерами. Найбільші їх отримали імена: наприклад, каньйон Артеміди, рівнина Снігуроньки.

Почти все польоти радянських станцій до Венері були успішні, її називали «російської планетою».

Марс

Первым апаратом, запущеним до Марса, стала радянська автоматична міжпланетна станція «Марс-1», яке стартувало 1 листопада 1962 р. Політ тривав сім з половиною місяців, станція пройшла з відривом 195 тис. кілометрів від Марса. У тому 1963 р., коли станція пішла від Землі на відстань 106 млн км, зв’язку з ній обірвалася.

19 і 28 травня 1971 р. було запущено АМС «Марс-2» і «Марс-3». Станція «Марс-2» вийшла на орбіту штучного супутника Марса, від нього був відділений спускний апарат, що розбився під час посадки. Наукова апаратура та її невеличкої крокуючий марсоход загинули, але вимпел із зображенням герба СРСР, всі ж потрапив у поверхню Марса. Це третій вимпел, доставлений інші планети (інший був відправлений на Венеру).

2 грудня 1971 р. спускний апарат станції «Марс-3» зробив м’яку посадку на поверхню планети. Посадка здійснювалася за такою схемою: спускний апарат спочатку посів орбіту штучного супутника Марса, після відпрацювання коригувального імпульсу перейшов до траєкторію зниження, потім — була введена парашутна система. Апарат опустився на поверхню Марса, після чого розкрилися лепестковые панелі, що закрили апаратуру, і розпочалося робота. У склад наукової апаратури входили прилади для виміру атмосферного тиску, температури і швидкості вітру, мас-спектрометр визначення хімічного складу атмосфери, складу і фізико-хімічних властивостей грунту. Апарат почав передавати інформацію, та за 20 з зв’язок перервалася. Зрозуміти, що сталося, не міг.

В 1974 р. підійшло «стартове вікно» для польоту до Марса, коли для запуску найбільш сприятливі по енергетичним міркувань. Запущено чотири «Марса», них тільки політ станції «Марс-5» виявився частково вдалим. Отож Марс не була настільки прихильний до нас, як Венера.

Программа «Фобос» призначалася для досліджень Марса та її супутника Фобоса. Це було дуже цікаво, позаяк у свого часу існували гіпотези, що Фобос є не природним, а штучним супутником Марса.

Два апарату стартували у липні 1988 р. з інтервалом протягом кількох днів. Політ повинен був тривати 200 сут. Планувалося, що наблизившись до планеті, апарати вийдуть на сильно витягнуту орбіту над екватором, проработают у ньому близько 60 сут, після чого перейдуть на кругову орбіту з періодом звернення 8 год. Програмою передбачалося наближення до Фобоса на 50 метрів і проведення досліджень в цій висоті, після що від апаратів відокремлюються дослідницькі модулі з вивчення Фобоса. Одне з них міг стрибками пересуватися з його поверхні. Склад порід передбачалося вивчати з допомогою лазерної гармати. Дослідження Марса і Фобоса мали тривати близько року.

Этот проект став першим міжнародним, у ньому участь вчені та спеціалісти багатьох країн Європи і сподівалися Європейського космічного агентства.

Из-за помилки оператора «Фобос-1» ладу, і всі спроби оживити його залишилися безрезультатними. «Фобос-2» після корекції, проведеної за командою з Землі, посів орбіту супутника Марса з періодом звернення 77 год. Після чотирьох витків почалися операції з зближення з Фобосом. З 21-го березня станція передавала інформацію на Землю, а 27-го зв’язку з ній був втрачені. Як показав наступний аналіз, основною причиною невдачі виявилися конструктивні недоліки цих апаратів.

Проект «Вега»

В 1986 р. очікувалася комета Галлея, з’являється навколо Землі разів у 76 років. Для її дослідження розробили міжнародний проект «Вега». Наприкінці грудня 1984 р. стартували дві міжпланетні автоматичні станції — «Вега-1» і «Вега-2».

Они попрямували до Венері по пролітної траєкторії. 9 і 13 червня 1985 р. від нього відокремились що встановлюють апарати, а пролітні блоки, змінивши траєкторію з допомогою гравітаційного поля Венери, полетіли «наздоганяти» комету.

На висоті 65 кілометрів від спущені апаратів в згорнутому вигляді відокремились аэростатные зонди. За командою автоматики зонди розгорнулися і заповнилися гелієм. Під «повітряним кулькою» була підвішена гондола з розміщеної у ній наукової апаратурою. Після скидання баласту зонди опустилися на висоту близько 50 км, на якої була й дрейфували, вивчаючи троянду вітрів і атмосферу Венери. Зв’язок із зондами тривала до вичерпання джерел харчування, майже 46 год. Упродовж цього терміну вони встигли пролетіти близько 12-ї тис. км.

В на початку березня 1986 р. «Вега-1» і «Вега-2» стоїмо навіть поблизу ядру комети Галлея на відстань трохи менше 9 тис. км. Вони зазнали інтенсивної бомбардуванню частинками хвоста комети, але з тих щонайменше передавали на Землю телевізійне зображення ядра. Вимірювання проводилися по всьому ділянці зближення Росії з ядром, отримана інформація передавалася на європейський супутник «Джотто», який цього наблизилася ядру на відстань близько 600 км.

В проекті брали участь Європейське космічне агентство, Японія, США. Це був останній грандіозний проект ХХ століття.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.