Ракета і ракетні кораблі

РЕФЕРАТ на тему:

" Ракета і ракетні кораблі"

КОСМІЧНА РАКЕТА — багатоступінчаста ракета для виведення космічних апаратів (штучних супутників Зем­лі, АС, космічних кораблів) на орбіту супутника Землі чи міжпланетну трасу. Вона — єдиний засіб проникнення в космічний простір, найдосконаліший витвір рук людини, що тримає сьогодні рекорд швидкості й дальності польоту. Принцип реактивного руху, відомий ще з давніх-давен, лю­дина Землі використала для проникнення в космічний про­стір лише в XX ст. саме завдяки створенню космічної ракети. Ідею використання космічної ракети як засобу космічного польоту подав і науково обґрунтував наш гені­альний співвітчизник K. Е. Ціолковський.

Космічна ракета, або «ракетний поїзд», як називалась вона у Ціолковського, являє собою сукупність ракет-ступенів, що в міру витрати палива автоматично чи за коман­дою з Землі відокремлюються від ракети, звільняючи її від зайвого вантажу. В польоті ракети-ступені працюють послідовно. Гігантську ракету-стрілу відриває від землі стартовий перший ступінь. Він найпотужніший, адже на нього припадає найбільше навантаження — подолати яко­мога швидше найгустіші шари земної атмосфери. На ви­соті кількох десятків кілометрів його паливні баки пусті­ють, двигуни стихають, і він відокремлюється від ракети, виконавши свою частку праці. Вступає в дію другий сту­пінь, і після закінчення роботи він теж відокремлюється, передаючи космічну естафету на включення двигунів на­ступного ступеня. I так, поки не буде досягнуто швидкос­ті, потрібної для виведення космічного апарата на трасу польоту.

Саме за допомогою космічних ракет людина вступила у двобій з силами земного тяжіння і перемогла. А наскіль­ки надійний її помічник у цьому, свідчать такі цифри. Потужність ракети, що вивела на орбіту космічний корабель «Восток-1» вагою 4725 кг, становила близько 15 млн. квт. Це майже у 25 раз більше, ніж потужність Дніпровської ГЕС. Загальна довжина ракети-носія «Восток» становила 38 м, а діаметр її біля основи — понад 10 м.

На початку польоту космічна ракета рухається строго вертикально, потім її траєкторія викривлюється за напе­ред наміченою програмою. Та частина траєкторії, на якій ще працюють ракетні двигуни, називається активною ділянкою (ділянкою розгону), після неї починається пасив­на ділянка, де рух в основному визначається лише граві­таційними силами.

— А навіщо взагалі робити ракету багатоступінчас­тою? — спитаєте ви. — Хіба не можна створити таку одну велику потужну ракету, яка б розігнала космічний апарат хоча б до першої космічної швидкості? Виявляється, що ні. Можливості одноступінчастої ракети строго обмежені. I перший це зрозумів Ціолковський. Він навіть вивів фор­мулу для швидкості v, яку розвиває ракета:

$$v=\mathrm{2,3}c\text{lg}\frac{m_0}{m},$$.

де c — швидкість витікання газів, m0 — початкова маса ракети, m — кінцева. 3 цієї формули випливає, що для до­сягнення швидкості 8 км/сек потрібно, щоб або c = = 6,4 км/сек, або $$\frac{m_0}{m}$$ = 45, тобто, щоб стартова вага ракети перевищувала кінцеву в 45 раз. I це без урахування ат­мосфери та сил тяжіння, які аж ніяк не можна нехтува­ти. Та й швидкості витікання у сучасних реактивних дви­гунів становлять лише 2,5−3,5 км/сек, чого явно не до­сить. Отже, єдино правильним лишається будувати складе­ні ракети, які поступово розганятимуть апарат до першої чи другої космічної швидкості. Швидкості реактивного струменя сьогоднішніх ракетних двигунів досить, щоб трьома або чотирма ступенями здійснити запуск штучного супутника Землі чи міжпланетного корабля. Ми є свід­ками стартів космічних ракет, що несуть у безодню кос­мосу корисні вантажі (кораблі, станції тощо) вагою в кілька десятків тонн.

КОСМІЧНИЙ ЛІТАЛЬНИЙ АПАРАТ (КЛА) — за­гальна назва апаратів для польотів у космосі. Космічними літальними апаратами c штучні супутники Землі та Міся­ця, космічні кораблі, автоматичні станції, космічні ракети та ракети-носії.

КОСМІЧНИЙ КОРАБЕЛЬ (KK) — літальний апарат для польотів у космос людини. Від інших типів космічних літальних апаратів KK відрізняється наявністю герметич­ної кабіни з життєзабезпечення системою. Космічними ко­раблями є апарати «Восток», «Восход», «Союз», «Мерку­рій», «Джеміні», «Аполлон». Ось, наприклад, яким був перший радянський космічний корабель «Восток-1», що на ньому перший космонавт планети Ю. 0. Гагарін здійс­нив космічний політ навколо Землі [41].

«Восток-1» складався з двох основних частіш — спуск­ного апарата, яким була кабіна космонавта з системами життєзабезпечення і приземлення, та приладового відсіку з гальмовою установкою та бортовою апаратурою. Керування кораблем здійснювалось автоматично, проте в разі потреби керувати ним міг би і сам космонавт. Зовнішня поверхня кабіни вкрита теплозахисним шаром, а три ілю­мінатори її мають жароміцні стекла. Кабіна мала також три люки. Вона досить простора. В центрі її містилося крісло космонавта — його робоче місце в польотів ньому він сидів, лежав, спав.

Крісло — складний пристрій, пристосований для бага­тьох цілей. У кріслі містились аварійні запаси їжі, радіо­апаратура, запас кисню, вентиляція, за допомогою якої по­вітря проштовхувалося через скафандр і виносило виділе­не організмом тепло тощо. Його встановлено так, що пере­вантаження як правило діяли на космонавта в напрямі «груди-спина». Прямо перед космонавтом — глобус, що довільно обертався, вказуючи, в якому місці над земною кулею перебуває космонавт. Одягнено космонавта в ска­фандр, який мав захистити його в разі розгерметизації ка­біни. Температура в кабіні корабля, тиск, газовий склад («атмосфера» корабля) такі самі, як і на землі. Корабель — це маленький світ, острівець життя, який пливе по орбіті навколо Землі. Телеметрична апаратура уважно прислухається до пульсу й дихання космонавта, вимірює тиск його крові і по радіоканалах передає на землю лікарям.

Складне господарство «Востока-1». Тут численні систе­ми — життєзабезпечення, контролю, ручного керування, приземлення, орієнтації, джерела енергоживлення, пара­шутні системи, пристрій для катапультування тощо. А те­левізійна система давала змогу спостерігати за космонав­том з Землі. Особливу увагу приділено гарантуванню без­пеки польоту і повернення. Якби вийшли з ладу автома­тичні пристрої, що керують спуском, космонавт міг би перейти на ручне керування системою орієнтації та гальмо­вими двигунами. Для більшої надійності передбачалась також можливість природного гальмування в атмосфері під час спуску. Тому запаси їжі, води та ін. були розраховані на 10 днів.

Більш досконалим є корабель «Союз». Він складається з таких основних відсіків: орбітального відсіку, кабіни космонавта і приладо-агрегатного відсіку. Орбітальний від­сік є науковою лабораторією, де космонавт провадить нау­кові дослідження і відпочиває. Зокрема тут він виконує необхідний комплекс фізичних вправ, приймає їжу, спить. Відсік має чотири ілюмінатори.

Кабіна космонавта, або спускний апарат, призначена для розміщення екіпажу під час виведення корабля на ор­біту, маневрування на орбіті та під час спуску. Вона спо­лучається з орбітальним відсіком, розміщеним у передній частині корабля, за допомогою люка. Завдяки зовнішньому теплозахисному шару і внутрішньому теплоізоляційному температура в кабіні на момент посадки не перевищує 25−30°С. В кабіні розміщено крісло космонавта, радіоапа­ратуру зв’язку, прилади керування, в спеціальних контей­нерах — основну й запасну парашутну системи. На кор­пусі встановлено двигуни системи керування спуском і двигуни м’якої посадки. Безпосередньо перед пілотом встановлено пульт керування кораблем. Обладнання кораб­ля забезпечує можливість пілотувати корабель без участі наземного командного комплексу. Під час польоту в ко­раблі можна перебувати у звичайному легкому одязі, без скафандрів. Порівняно з кабінами попередніх кораблів ка­біна «Союза» має ряд переваг. Зокрема, її форма забезпе­чує при польоті в земній атмосфері аеродинамічну підйом­ну силу, що робить спуск корабля керованим.

Приладо-агрегатний відсік призначений для розміщен­ня апаратури та обладнання основних систем корабля і ру­шійних установок (агрегати систем терморегулювання, енергоживлення, орієнтації і керування рухом тощо). Са­ме тут міститься рушійна реактивна установка, яка вико­ристовується для виконання маневрів на орбіті (до висоти 1300 км) та для спуску корабля на землю. Два двигуни її (основний і дублюючий) мають силу тяги по 400 кг кожний.

На приладо-агрегатному відсіку встановлено сонячні батареї з корисною площею 14 м² і основні антенно-фідер-ні пристрої, які забезпечують надійний зв’язок з наземни­ми службами. Загальний об'єм робочих відсіків корабля досить значний — близько 9 м³.

Корабель «Союз» оснащено системою автоматичного стикування, яку двічі успішно перевірено під час парних польотів супутників «Космос». Конструкція корабля на­дійно захищає екіпаж від дії космічної радіації.

«Союз» — комфортабельний корабель, з широкими маневреними можливостями, обладнаний надійними система­ми та раціональний своєю конструкцією.

КОСМІЧНА СТАНЦІЯ — штучний супутник Землі або іншого небесного тіла, пристосований для проведення різ­номанітних наукових досліджень. По суті космічні стан­ції c науково-дослідними лабораторіями багатоцільового призначення, форпостами науки в безмежних просторах космосу. Станції-супутники дають змогу вивчати проце­си і явища в земній атмосфері, вони, зокрема, відкрили радіаційний пояс та геокорону Земліїх використовують для розв’язання завдань навігації, метеорології, астроно­мії, геофізики, далекого радіота телезв’язку тощо. А важ­кі станції-супутники вже сьогодні стали стартовими пло­щадками для запуску космічних ракет з АС до інших пла­нет та Місяця, являючи собою прообраз майбутніх проміжних баз міжпланетних сполучень.

Особливо цінні позаземні орбітальні станції, траси яких проходять за межами густих шарів атмосфери. Такі станції-обсерваторії, оснащені звичайною наземною астроно­мічною апаратурою (телескопами, спектрометрами, коро­нографами тощо), вже значно розширили можливості наук, що вивчають космос. Широкий комплекс досліджень проведено такими космічними станціями-супутниками, як «Електрон», «Протон», «Космос». Багато космічних трас освоїли автоматичні міжпланетні станції «Венера», «Марс», «Зонд», «Луна», «Марінер» та ін.

Великого значення тепер набуває створення заселеної позаземної станції-супутника. Такими станціями в міні­атюрі е вже сьогодні пілотовані космічні кораблі-супутники. Висунуто багато проектів великих заселених станційсвого роду острівців життя у безмежних просторах кос­мосу, — монтаж яких здійснюватиметься на орбіті части­нами. I шлях до цього вже прокладено. Стикування кос­мічних апаратів на орбіті є початком будівництва у космо­сі. Першу таку діючу «споруду» у космосі було створено 16 січня 1969 p. під час спільного польоту радянських кос­мічних кораблів «Союз-4» і «Союз-5». В результаті їх сти­кування на орбіті була складена і почала функціонувати перша в світі експериментальна космічна станція з чо­тирма відсіками для екіпажу.

А 7 червня 1971 p. внаслідок стикування транспортно­го космічного корабля «Союз-11» з орбітальною науковою станцією «Салют» була створена і почала функціонувати перша пілотована орбітальна наукова станція. Вперше було розв’язано завдання доставки екіпажу транспортним кораблем на борт наукової станції - супутника Землі. За­гальна вага космічної системи «Салют-Союз-11» стано­вила понад 25 т, об'єм приміщень — більше 100 куб. м. Екіпаж станції в складі космонавтів Г. Т. Добровольського, В. М. Волкова та В. I. Пацаєва виконав важливі нау­ково-технічні дослідження й експерименти.

КОСМІЧНІ КОРАБЛІ-СУПУТНИКИ — назва п’яти важких автоматичних штучних супутників Землі, запуще­них у Радянському Союзі в 1960;1961 pp. з метою відпра­цювання й перевірки всіх систем корабля, що забезпечу­ють політ людини в космос та повернення її на Землю. Останнє досягається тим, що на цих супутниках встанов­лено ще гальмову рушійну установку, яка забезпечує їх спуск і успішне приземлення в заданому районі.

Перший космічний корабель-супутник було запущено 15 травня 1960 p. з метою відпрацювати виведення кораб­ля на орбіту, забезпечення нормальної роботи системи кондиціонування повітря в кабіні, перевірки роботи систем стабілізації, орієнтації, гальмової установки, сонячних ба­тарей, радіозв'язку, спуску корабля тощо. На борту кораб­ля було встановлено герметичну кабіну вагою близько 2500 кг з вантажем, що імітував вагу людини, і з усім об­ладнанням, необхідним для майбутнього польоту людини, а також різноманітну апаратуру. 19 травня 1960 p. після перевірки надійності функціонування кабіна була відо­кремлена від корабля, разом з ним увійшла в густі шари атмосфери й припинила своє існування.

В результаті було одержано значний матеріал для май­бутнього керованого польоту людини у космос. Основні по­ложення, прийняті при створенні космічного корабля, вия­вились правильними. Запуском першого корабля-супутника почалося здійснення великої й складної програми ство­рення космічних кораблів для польоту людини у космос.

Другий космічний корабель-супутник запущено 19 серпня 1960 p. Завданням було вдосконалити системи жит­тєзабезпечення та повернути корабель на Землю. В кабі­ні, обладнаній всім необхідним для майбутнього польоту людини, знаходились піддослідні тварини — білі пацюки, чорні і білі миші в клітках, двоє собак — Бєлка й Стрєлка — в катапультовному контейнері, кілька сот мух, дві посудини з рослинами, насіння цибулі, пшениці, кукуру­дзи, посудини з грибами, водорість хлорела тощо.

Собаки мали «інформувати» про свій стан на всіх ета­пах польоту. Їx поведінку можна було спостерігати на телеекранах. Це був перший телевізійний репортаж з кос­мосу. Чорні і білі миші повинні були «показати» можли­вість мутаційних змін, а мухи правили за об'єкт генетич­них досліджень, зокрема вивчався вплив випромінювання космосу на спадковість комах. Клаптики шкіри людини й кролика, що також подорожували на кораблі, повинні були після приживлення дати відповідь на питання щодо мож­ливих змін у стані білка.

Після завершення програми досліджень, розрахованої на одну добу, і одержання даних про життєдіяльність тва­рин і функціонування боргової системи супутника на 18 витку було подано команду на його спуск з орбіти. Системи керування і гальмова установка забезпечили спуск ко­рабля в заданий район, за 10 км від розрахункової точки. Корабель успішно пройшов земну атмосферу (теплозахист витримав випробування вогнем) і разом з капсулою з кос­мічними пасажирами, що відокремилась від нього, успіш­но приземлився.

Це було перше в історії космонавтики повернення жи­вих істот з космосу. Всі пасажири добре перенесли пере­вантаження, невагомість та інші фактори космічного по­льоту. Запуск та успішне повернення другого корабля-супутника на Землю, позитивні результати біологічного екс­перименту ще не могли дати дозволу на політ людини за межі планети. Ось чому перед польотом людини було ви­конано ще три аналогічних запуски кораблів-супутників. Метою їх було дальше відпрацювання конструкції корабля-супутника та всіх встановлених на ньому систем, забез­печення необхідних умов польоту людини в космос та її повернення на Землю.

1 грудня 1960 p. було запущено третій корабель-супут­ник. Для виконання медико-біологічних досліджень в умо­вах космічного простору в кабіні корабля знаходились со­баки Пчолка і Мушка та інші тварини, комахи, рослини. Телевізійна апаратура забезпечувала спостереження за станом і поведінкою тварин, а телеметричні системи пере­давали на Землю об'єктивні покази про їх стан. За допо­могою науково-експериментальної апаратури було прове­дено ряд наукових досліджень з фізики космосу.

Передані на Землю результати випробувань підтверди­ли, що протягом усього польоту системи кондиціонування повітря, терморегулювання, зв’язку та інші працювали на­дійно і впевнено. По одержанні необхідних даних після.

17 витків корабель почав знижуватись. Але оскільки спуск проходив не по розрахунковій траєкторії, то, ввійшовши в густі шари атмосфери, корабель-супутник згорів.

9 березня 1961 p. на орбіту виведено четвертий кора­бель-супутник. У кабіні його були собака Чорнушка й інші біологічні об'єкти та манекен космонавта. Після виконан­ня наміченої програми, зробивши один виток навколо зем­ної кулі, четвертий космічний корабель приземлився в за­даному районі. В результаті одержано додаткові дані про роботу конструкції корабля і його систем та про характер впливу умов польоту на живі організми.

П’ятий космічний корабель-супутник виведено на орбі­ту 25 березня 1961 p. з собакою Звьоздочкою й іншими біо­логічними об'єктами та манекеном космонавта. Програма передбачала один виток корабля навколо Землі. Незабаром він приземлився в заданому районі.

Запуск п’ятого корабля-супутника був останнім конт­рольним експериментом перед польотом у космос людини. Запуски п’яти космічних кораблів-супутників підготували наступний етап у розвитку космонавтики — проникнення людини в космічний простір, що сталося 12 квітня 1961 p., її безпечний політ та благополучне повер­нення.