ГЛАВА ВТОРАЯ
Начало космической эры
1. Первый искусственный спутник Земли
"4 октября 1957 года в 22 часа 28 минут московского времени в Советском Союзе выведен на орбиту первый искусственный спутник Земли!" Это сообщение в одно мгновение облетело весь мир. Объект человеческого разума вырвался в безграничные просторы космического пространства. В течении многих ночей можно было наблюдать, как на фоне звездного неба на довольно большой скорости перемещаются две светящиеся точки. Одна из них, самая яркая была ракетой, которая осуществила вывод спутника на околоземную орбиту. Вторая, еле различимая невооруженным глазом - "Спутник 1".
На орбиту Земли спутник был выведен самой мощной на то время в СССР двухступенчатой ракетой "Р 7", ласково называемой в народе "семерочкой". Скорость движения спутника достигала почти 8 километров в секунду, что позволяло ему облетать нашу планету за полтора часа. Для того чтобы постоянно сообщать о своем месторасположении на орбите спутник передавал короткие сигналы. Его звуки "Бип-бип-бип" хорошо знакомы людям старших поколений.
Алюминиевый корпус спутника надежно защищал расположенную внутри его аппаратуру предназначенную для измерения температуры и степени разряженности верхних слоев атмосферы. "Спутник 1" успешно справился с поставленной перед ним задачей. В течении 21 дня он бесперебойно передавал на Землю информацию, пока не иссякла его энергетическая батарея. Вторая ступень ракеты-носителя выведшего в космос спутник совершила 882 оборота вокруг Земли и прекратила существование 2 декабря 1957 г. Сам спутник сделав 1440 оборота, 4 января 1958 г. сошел с орбиты и сгорел в атмосфере Земли.
Решение о запуске первого ИСЗ было принято 30 января 1956 года, и уже июне в СССР начались работы по его созданию. Параллельно учеными велись разработки пилотируемого космического корабля. На первом этапе планировалось осуществить суборбитальный полет человека в космос, но его отложили на неопределенный срок.
Суборбитальный полет - движение ракеты, при котором она, покинув пределы земной атмосферы не выходит на околоземную орбиту, а возвращается назад.
Запуск "Спутника 1" был лишь первый шаг на пути к освоению космического пространства. Месяцем позже в СССР был успешно запущен второй искусственный спутник Земли. На этот раз в полет на "Спутнике 2" отправилась собака Лайка. На орбиту спутник вывела все та же ракета-носитель "Р 7". Впоследствии она стала самой массовой, надежной и долговечной ракетой в мире.
1 февраля 1958 года к двум советским спутникам присоединился первый американский спутник "Эксплорер 1". Он стал третьим ИСЗ человечества, а его масса не достигала и 5 кг.
Вслед за СССР и США свой спутник запустила Франция. 26 ноября 1965 года с испытательного полигона Хаммагир (Алжир) ракета-носитель французского производства "Диамант А" вывела на орбиту космический аппарат "А 1" массой 80 кг.
Четвертой космической державой стала Япония. 11 февраля 1970 года пятиступенчатая твердотопливная ракета-носитель "L-4S" вывела на орбиту Земли спутник массой 9,4 кг.
Спустя два с небольшим месяца после Японии - 24 апреля 1970 года список космических держав пополнил Китай. Для этого китайским специалистам оказалось достаточным модернизировать боевую двухступенчатую жидкостную ракету "Дун". Они оснастили ее третьей твердотопливной ступенью. Созданная таким образом ракета-носитель, получившая название "Великий поход 1" смогла вывести на орбиту спутник массой 173 кг.
Шестой космические рубежи завоевала Великобритания, осуществившая 28 октября 1971 года запуск собственной двухступенчатой жидкостной ракеты "Блэк Эрроу" с полигона Вумера в Австралии. Она вывела на орбиту спутник "Просперо" массой 66 кг.
Седьмой страной покорительницей космоса стала Индия. 18 июля 1980 года с космодрома Шрихарикота четырехступенчатой твердотопливной ракетой "SLV-3" был выведен на орбиту спутник "Рохини" массой 40 кг.
По решению Международной астронавтической федерации день запуска первого искусственного спутника Земли - 4 октября 1957 года был официально провозглашен началом космической эры на Земле.
Законы движения небесных тел
Еще ученые древности считали, что при достижении большой скорости объект сможет преодолеть притяжение Земли и вылететь в открытый космос. В конце XVII века английский ученый Исаак Ньютон (1643-1727) сформулировал закон всемирного тяготения - основной закон которому подчиняется движение всех небесных тел. Находясь в свободном орбитальном полете искусственное небесное тело, например, "Спутник 1" полностью подчиняется законам небесной механики. Поэтому теория движения искусственных небесных тел целиком опирается на знания о движении небесных тел вообще.
Всем нам известно как поведет себя камень, если его бросить вверх. Каким бы сильным не оказался бросающий результат всегда неизменно один - камень рано или поздно падает на Землю. Это происходит под действием силы земного притяжения, действующей на него.
Продолжим эксперимент. На этот раз за небесное тело примем пушечный снаряд выпушенный вертикально вверх. Когда вся энергия летящего снаряда будет растрачена на преодоление силы тяготения он остановится, а затем начнет падать на Землю. Вскоре ученые пришли к выводу, что совсем не обязательно стрелять вертикально вверх. А что случится, если снаряд будет выпущен параллельно поверхности Земли?
При небольших скоростях снаряд, двигаясь по эллиптической орбите все равно будет падать на Землю. Но чем большую начальную скорость мы сможем ему придать, тем больше эллипс будет приближаться к окружности с центром в центре Земли. При скорости, которую принято называть первой космической, снаряд уже не упадет на Землю. Его орбита станет круговой, он превратится в ИСЗ.
У поверхности Земли первая космическая скорость примерно составляет 28 440 километров в час. Такую огромную скорость не способна придать снаряду ни одна из пушек. Это стало возможным лишь благодаря разработанному русским ученым К.Э. Циолковским (1857-1935) принципу ракетного движения.
Дальнейшее увеличение начальной скорости будет продолжать вытягивать орбиту объекта. При скорости равной 39 600 километрам в час орбита объекта достигнет половины расстояния до Луны, а при скорости 39 960 километров в час объект облетит Луну и снова вернется на Землю.
Лишь при достижении скорости равной 40 320 километров в час космический объект разорвет эллиптическую орбиту и, перейдя на преодолевающую орбиту, навсегда покинет Землю. Такую скорость назвали второй космической.
Какой бы ни была скорость космического объекта, его движение все равно не перестает подчиняться закону всемирного тяготения, сформулированному Исааком Ньютоном (1643-1727). Так как космические объекты имеют различные массы, значит и скорости необходимые для вывода их спутников на преодолевающие орбиты будут различными. Таким образом, вторая космическая скорость равная 40 320 километров в час будет справедлива лишь для планеты Земля и других планет с подобной массой. У более легких планет она будет меньше, а у более массивных, соответственно больше.
Но, даже превысив вторую космическую скорость и преодолев притяжение Земли космический аппарат все равно останется в Солнечной системе. Вырваться от притяжения массивного Солнца он не сможет и превратится в искусственную планету, вращающуюся вокруг светила. Первым таким искусственным спутником Солнца стала советская ракета "Луна 1" стартовавшая 2 января 1959 года по направлению к Луне. На пятые сутки аппарат преодолел притяжение нашей планеты и захваченный Солнцем принялся вращаться по большой эллиптической орбите расположенной между орбитами Земли и Марса.
Какой бы ни огромной казалась вторая космическая скорость, но при планировании дальних полетов ученым приходится пользоваться гораздо большими скоростями.
2. Космический транспорт
С древних времен человек мечтал подняться в небо так высоко, чтобы можно было достать до звезд. В наших экспериментах проводимых при изучении законов движения космических тел мы не случайно в качестве искусственного космического объекта выбрали пушечный снаряд. В стволе орудия воспламеняется и сгорает порох. Это происходит с такой большой скоростью, что больше похоже на взрыв. Энергия взрыва выталкивает ядро из ствола и частично передается ему. Такой принцип движения неоднократно рассматривался древними учеными, но больше всего им пользовались в своих романах писатели-фантасты.
Знаменитый французский фантаст Жюль Верн неоднократно отправлял своих геров в путешествие по космическому пространству в аппарате напоминающем ядро, которым стреляли из пушки.
Сейчас это выглядит смешным и нелепым. Герои его книги "С Земли на Луну", написанной в 1865 году, по нашим, современным представлениям наивные простаки. Они собрались достичь до Луны на таком примитивном аппарате. Однако свой стартовый комплекс герои Жюль Верна построили на полуострове Флорида, именно на том месте, где через сто лет американцы построят космодром им. Кеннеди, с которого и отправятся на Луну первые астронавты. Писатель словно предсказал появление этого космодрома. И это за 104 года до первой экспедиции на Луну! Остается лишь снять шляпу перед инженерной мыслью Жюль Верна обогнавшей время на целое столетие.
Единственное, что не учел писатель - энергия, полученная ядром при выстреле, рано или поздно иссякнет и тогда такой космический аппарат, под воздействием силы притяжения, упадет на Землю.
Вывод напрашивается сам собой. Если одного выстрела хватает лишь на то чтобы снаряд пролетел один-два километров, следовательно, вслед за первым выстрелом должен прозвучать второй, третий и так до тех пор пока наш космический аппарат не достигнет, например, Луны. Для космических полетов нужен был аппарат, который непрерывно выстреливает сам собой.
Именно такие принципы движения заложены в основу аппарата способного преодолеть притяжение нашей планеты, который получил название - ракета.
Первые ракеты
Простейшую ракету можно представить, как трубку закрытую с одной стороны. Внутри трубки горит порох и при этом образуется большое количество горячего газа. Ему настолько тесно в трубке, что, вырываясь через открытый конец наружу, он с силой отталкивает трубку от себя. Создается реактивная сила, заставляющая трубку взлететь вверх. Это происходит примерно так же, как когда вы прыгаете с лодки в воду, невольно отталкиваете ее ногами в противоположную сторону.
Всем нам доводилось наблюдать за салютом. Восхитительное, захватывающее зрелище. Разноцветные звезды с шипением взмывают в вечернее небо и там расцветают замысловатыми узорами. Эту забаву придумали в Китае более тысячи лет назад. Бамбуковую палку, представляющую из себя трубку, набивали порохом и поджигали с открытого конца. Ракета взмывала вверх раскрашивая небо пламенной дугой.
В X веке ракеты перестали быть только забавой. Военные обратили внимание на их способность лететь на значительные расстояния и взрываться на месте падения. Так ракеты поступили на вооружение древних армий. В Индии и Китае их с успехом применяли при осаде крепостей. Прикрепленные к ракетам стрелы перелетали даже через самые высокие, неприступные стены и не только убивали защитников, но и вызывали пожары.
В XIX веке пороховые ракеты уже использовались не только на Востоке, но и в армиях Европейских государств. Их использовали в войнах с Наполеоном, в русско-турецких войнах. Внешний вид этих ракет сильно изменился и теперь напоминал строение современных космических аппаратов. Основной ракетой стоящей на вооружении армий различных стран стала ракета марки "Конгрейв". Как и все ее древние предшественницы, она оставалась твердотопливной.
В 1903 году русский ученый К.Э. Циолковский (1857-1935) работая скромным учителем небольшого губернского города Калуги разработал теорию реактивного движения - основу современной ракетно-космической техники. Предложенные им космические аппараты работали на жидком топливе, что вызвало настоящий переворот в основах ракетостроения.
В 20-х годах энтузиасты космических полетов приступили к изготовлению таких ракет. Первый запуск ракеты работающей на жидком топливе в 1926 году произвел американский ученый Роберт Годдард. За 2,5 секунды полета ракета пролетела 56 метров и поднялась на высоту 13 метров.
В апреле 1927 года в Москве прошла Первая всемирная выставка проектов межпланетных аппаратов и механизмов. Она дала толчок созданию в СССР в 1931 году Группы изучения реактивного движения (ГИРД) во главе с Ф.А. Цандером (1887-1933) и С.П. Королевым (1906-1966). А в конце 1933 года в Москве был создан Реактивный научно-исследовательский институт. В этом же году под Москвой были осуществлены первые запуски советских ракет "ГИРД 09" и "ГИРД Х".
Проект "ФАУ"
Толчком к дальнейшему развитию ракетостроения послужило применение ракет в военных целях, как мощного оружия Второй мировой войны. В конце 30-х годов в фашистской Германии военный комплекс взял контроль над всеми группами ученых, занимающихся разработкой ракет. В одной из таких групп работали немецкий изобретатель и конструктор Герман Оберт (р. 1894) и его ученик Вернер фон Браун (1912-1977). Результатом их работы стало создание первой баллистической ракеты "ФАУ 2". Свое название она получила от латинской буквы "V" являющейся символом победы (вероятней всего буква "V" в данном случае применялась в связи с тем, что ракета планировалась, как оружие возмездия странам, противникам фашизма). По-немецки эта буква читается как "фау".
Ракета "ФАУ 2", способная нести 1 000 килограммовое взрывное устройство на расстояние 320 километров изготавливалась в одном из лагерей для военнопленных, находящемся в Пинемунде (Германия). Способность набирать высоту 160 километров, сделала ее первой ракетой достигшей космоса.
Однако использовались эти ракеты не для исследований космического пространства, а как мощное оружие способное разрушать целые города. Начиная с 1944 года немцы регулярно использовали ракеты марки "ФАУ 2" для бомбардировок столиц тех государств, народы которых объявили войну фашизму - Парижу (Франция), Лондону (Великобритания). Готовился ракетный удар и по Нью-Йорку (США) но разгром немецких войск и окончание войны сорвали эти планы. Последний запуск ракеты "ФАУ 2" был осуществлен в апреле 1945 года.
От ракет военных к ракетам космическим
Даже после окончания Второй мировой войны ракеты продолжали оставаться лишь оружием. Две мощные державы США и СССР начали соревнование по созданию ракетной техники, способной переносить ядерные заряды с одного континента на другой.
Руководителем американских разработок стал уже известный нам немецкий ученый, разработчик ракеты "ФАУ 2" - Вернер фон Браун. Таким образом, американцы получили не только чертежи самой удачной в те годы ракеты, но и самого изобретателя. Это давало им надежды стать первыми в области ракетостроения.
Советским ученым предстояло, как говорили в те годы: "Догнать и перегнать Америку!". Как известно, в СССР ракетные исследования довоенных и военных лет шли по несколько другому пути. Основной упор в разработке боевых ракет делался на мобильные реактивные минометные установки, прозванные в народе "Катюшами". Во время Второй мировой войны они являлись, пожалуй, самым мощным и результативным оружием Красной армии. Реактивные снаряды "Катюши" были способны стереть с лица земли мощнейшие бетонные укрепления фашистов находящиеся за несколько километров впереди.
Но в борьбе между США и СССР это грандиозное оружие Второй мировой войны оказалось недостаточно мощным для переноски тяжелого ядерного заряда за сотни и тысячи километров.
Инженерная мысль, поставленная на защиту государственных интересов совершила чудо. К концу 50-х годов каждая из сверхдержав имели на своем вооружении ракеты огромной мощности. Лишь только после этого было замечено, что мощность созданных ракет вполне достаточна для того, чтобы эти ракеты могли быть модифицированы в космические. Вместо ядерного заряда, в этом случае, они могли бы выводить на орбиту полезный груз, например спутник.
Так благодаря аппаратам созданным во время гонки вооружения развязанной между бывшими партнерами по Второй мировой войне, ученые получили возможность сделать очередной шаг по изучению космического пространства.
В СССР такой ракетой-носителем стала межконтинентальная баллистическая ракета "P 7" ("семерочка"), разработанная коллективом советских ученых под руководством Главного конструктора С. П. Королева. 25 августа 1957 г. она совершила первый успешный полет в новом качестве.
Задуманная и эксплуатировавшаяся как боевая, ракета "Р 7" (в процессе разработки ей был присвоен шифр - "8К71") обладала энергетическими возможностями, позволяющими вывести на околоземную орбиту полезную нагрузку значительной массы. Поэтому после успешных пусков "семерочки" как баллистической ракеты, она была использована для запуска первых в мире искусственных спутников Земли. 4 октября 1957 г. В эфире прозвучали позывные "Спутника 1", возвестившие начало космической эры человечества. После этого старта ракета "Р 7" в литературе получила наименование "Спутник".
Вскоре на базе "Р 7" была создана очередная ракета-носитель "Восток", сделавшая возможным полет первого космонавта Земли - Юрия Гагарина. Вслед за "Востоком" были разработаны ракеты-носители "Молния" и "Союз". Новая ракета "Русь", которой предстоит заменить "Союзы", тоже по сути имеет прародительницей знаменитую долгожительницу - "семерку". Так некогда совершенно секретное боевое "изделие 8К71", предназначенное для сдерживания агрессивных помыслов против СССР, открыло человечеству дорогу в космос.
Следом за советскими спутниками в космическое пространство стартовал американский спутник "Эксплорер 1". Это произошло 1 февраля 1958 года. Его запустили с Восточного полигона (мыс Канаверал) с помощью четырехступенчатой ракеты-носителя "Джуно 1". Позднее эта ракета стала называться "Юпитер С". Американскую ракету-носитель создал коллектив, возглавляемым Вернером фон Брауном. А прототипом ее стала боевая ракета "Редстоун" - новая версия германской "ФАУ 2".
Начавшееся в конце 50-х годов соревнование между СССР и США породило целый парк мощных ракет-носителей, большинство из которых создавались на базе боевых ракет. Так, например, были созданы советские ракеты "Космос" и "Циклон". У американцев появились "Тор", "Атлас" и "Титан". Одновременно с процессом модернизации боевых ракет началась разработка ракет-носителей предназначенных для выполнения космических программ.
Отцы ракетостроения
Одну из страниц в историю развития науки космонавтики вписал участник русской революционной организации "Народная воля", инженер Н.И. Кибальчич (1853-1881). За участие в покушении на жизнь русского царя инженер был приговорен к смертной казни. За время короткого тюремного заключения Кибальчич успел подготовить рукопись под названием "Проект воздухоплавательного прибора. В ней талантливый русский изобретатель впервые описал конструкцию реактивного самолета пригодного для полетов в космическом пространстве. К сожалению, его рукопись так и не дошла до широких слоев читателей исчезнув в жандармском архиве.
Совсем необычный проект космического корабля с реактивным двигателем предложил в 1893 году немецкий изобретатель Герман Гансвиндт (1856-1934). Разработанный им космический аппарат был оснащен двигателем представляющем собой многозарядную пушку. Динамитный патрон большой мощности попадал в камеру сгорания двигателя ракеты, происходил взрыв, который толкал ракету вперед. Она еще не успевала замедлить своего движения, как в камеру сгорания поступал следующий патрон и происходил очередной взрыв.
Выдающееся место среди пионеров космонавтики принадлежит русскому ученому и философу Константину Эдуардовичу Циолковскому. В 1903 году в статье "Исследование мировых пространств реактивными приборами" ученый впервые в мире научно обосновал возможность межпланетных перелетов. В своей статье Циолковский доказал, что лишь ракета способна стать межпланетным кораблем. Не смотря на то, что все проекты существующих в то время ракет так или иначе использовали для получения реактивной тяги пороховой взрыв, ученый впервые предложил принципиально новое ракетное топливо - смесь сжиженных кислорода и водорода.
В других своих научных работах ученый сделал вывод, что для того чтобы придать ракете нужную космическую скорость необходимо создать "космические поезда". Открытие Циолковского используется и теперь, только называется описанный им космический аппарат - многоступенчатой ракетой.
С 1907 года работой в области ракетостроения и межпланетных полетов активно увлекся американский инженер Роберт Годдард (1882-1945). Предложенный им ракетный двигатель работал, как и описывал в своих работах Циолковский, на жидком топливе. Сжиженные газы поступали в камеру сгорания, где, смешиваясь в определенных пропорциях, превращались в смесь способную при горении создать реактивную тягу.
Во Франции начиная с 1912 года активно занимался проблемами космических полетов крупный французский ученый и авиаконструктор Робер Эно-Пельтри (1881-1957). Именно в его работах впервые для обозначения полетов в космосе был применен термин "астронавтика" используемый в ряде стран до настоящего времени.
"Кто не устремлял в ясную звездную ночь своих взоров к небу, на котором сверкают миллионы звезд, и не думал о том, что около них на планетах должны жить другие человечества, отчасти в культуре на многие тысячелетия опередившие нас. Какие несметные культурные ценности могли бы быть доставлены на Землю, если бы удалось туда перелететь..." - писал советский ученый, инженер, энтузиаст межпланетных сообщений Фридрих Артурович Цандер (1887-1933). В 1928 году Цандер приступил к практическим работам по реализации ракетного полета. За два года ему удалось создать первый в СССР экспериментальный реактивный двигатель, работающий на бензине и сжатом воздухе. Он получил название "ОР 1".
Вслед за первым двигателем ученым был разработан двигатель "ОР 2" повышенной мощности. Горючим для него служил жидкий кислород и бензин. В 1931 году Цандер стал одним из организаторов Группы изучения реактивного движения (ГИРД).
В 50 годы в СССР была разработана космическая программа. На первом ее этапе выдающуюся роль сыграли советские академики С.П. Королев, М.В. Келдыш и В.П. Глушко. Газеты тех лет "окрестили" С.П. Королева - Главным Конструктором, а М.В. Келдыша - Главным Теоретиком отечественной космонавтики. В.П. Глушко стал разработчиком наиболее совершенных в то время реактивных двигателей. Президент Академии наук СССР М.В. Келдыш руководил расчетами трасс, по которым устремлялись в путь космические корабли и автоматические межпланетные станции. Первым достижением советской космической программы стала мощная ракета "Р 7", ласково названная "Семеркой". В конструкции "Семерки" был использован предложенный С.П. Королевым пакет боковых навесных ступеней, которые резко увеличивали суммарную мощность ракеты-носителя. Именно двухступенчатая ракета на базе "Семерки" конструкции Королева 4 октября 1957 года вывела на орбиту первый в мире искусственный спутник Земли.
Как устроена ракета?
Рассказ о космическом транспорте мы начнем со знакомства с его сердцем - реактивном двигателе. С принципом его работы мы уже познакомились. Сила тяги ракетного двигателя создается за счет выбрасываемых из него газов, выделяющихся при сгорании топлива. Ракетное топливо бывает двух типов - жидкое и твердое. Исходя из этого двигатели тоже делятся на два типа - твердотопливные и жидкотопливные.
Топливо в твердотопливном двигателе находится непосредственно в камере сгорания. Выработанные в процессе горения топлива газы вырываются наружу через сопло, создавая при этом реактивную силу отталкивающую ракету.
Не смотря на свою конструктивную простоту ракетные двигатели с твердым топливом применяются в космонавтике не достаточно широко. Лишь иногда их используют в качестве дополнительных ускорителей на первых ступенях мощных ракет-носителей. Не смотря на то, что твердотопливные двигатели способны мгновенно создать большую тягу, к основным их недостаткам относится невозможность управления процессом горения. Это затрудняет регулирование силы тяги таких двигателей - ведь порох горит очень быстро. Мгновенно остановить такой двигатель так же невозможно, как прервать взрыв на середине.
Предложенные К.Э. Циолковским (1857-1935) жидкостные двигатели лишены этих недостатков, хотя они намного сложней и дороже пороховых. Тем не менее, спор между двумя типами двигателей был решен в их пользу.
Тягу в таком двигателе создает топливо смешанное с окислителем, сгорающее в камере сгорания. Она является основной частью ракетного двигателя на жидком топливе. Для создания мощной реактивной тяги нужно не простое горение топлива, а мощный взрыв растянутый во времени. Лучинка, спокойно горящая на воздухе, в струе кислорода внезапно вспыхивает ослепительным мощным пламенем. Этот процесс делает понятным необходимость применения в жидкотопливных двигателях двух баков - горючего и окислителя. В ракетных двигателях, чаще всего в качестве окислителя используют жидкий кислород, окись азота или перекись водорода.
Раскаленные газы из камеры сгорания выбрасываются наружу через сопло двигателя. Стенки камеры сгорания и сопла двойные. Полость между ними во время работы двигателя омывается горючим. Таким способом охлаждаются их рабочие поверхности и разогревается топливо.
Для выхода в космос ракете несущей полезный груз требуется как минимум две ступени. Каждая ступень конструктивно представляет собой отдельную ракету с собственными двигателями и запасом топлива. Если вес полезного груза превышает мощность двигателей ракеты, то для выработки дополнительной тяги к первой ступени ракеты могут быть прикреплены дополнительные ускорители.
Первая ступень ракеты производит отрыв ракеты от Земли. Как только топливо в ее баках заканчивается она отбрасывается. После этого включаются двигатели второй ступени. Поскольку вес ракеты после освобождения от первой ступени уменьшился, то дальнейший полет продолжается с нарастающим ускорением. После выработки горючего второй ступени она, так же как и первая отсоединяется. Этот процесс повторяется столько раз, сколько ступеней содержит ракета. Последняя ступень доставляет полезный груз к месту назначения.
Как любой летательный аппарат, ракета должна быть легкой и одновременно прочной. Материалы из которых изготовлен ее корпус должны выдерживать огромные нагрузки, возникающие при старте, повышенные температуры и препятствовать проникновению радиации. Казалось перед создателями ракеты поставили противоречивые, неразрешимые проблемы. Однако им удалось найти правильное решение. Часть проблем было снято при помощи удачных инженерных решений, вторая была решена совместно со специалистами других областей науки. Так, например, огромные топливные баки совместили с корпусом ракеты и таким образом значительно выиграли в весе. Учеными-химиками были созданы новые легкие сплавы повышенной прочности и жаростойкости.
Для маневрирования в космическом пространстве на ракете, впрочем, как и на любом другом виде транспорта установлено рулевое устройство. В самом начале развития ракетостроения его роль выполняли поворотные пластины установленные рядом с соплами двигателя. Газ, вырвавшись наружу наталкивался на поворотные пластины и его струя изменяла направление движения, заставляя ракету поворачивать. Такой способ управления ракетой просуществовал очень недолго. Раскаленной струе газа не могли противостоять даже пластины, изготовленные из тугоплавких сплавов.
В настоящий момент применяют два способа управления ракетой. Первый состоит в том, что двигатели, закрепленные на специальном шарнирном механизме могут поворачиваться на любой угол и тем самым изменяя направление вытекающей струи газа поворачивают ракету. Во втором случае на ракету устанавливают рулевые двигатели. На одной ракете их может быть несколько десятков. Включаясь и выключаясь в определенной последовательности они позволяют космическому аппарату производить любые маневры.
На последней ступени ракеты размещается приборный отсек, в котором размещается аппаратура системы управления кораблем. Команды вырабатываемые этой аппаратурой поступают ко всем механизмам ракеты. В зависимости от заданной программы они включают или выключают двигатели, разделяют ступени, изменяют направление полета.
Одним из необходимых условий которого надо придерживаться при конструировании ракеты - это ее обтекаемая форма. Как вы могли заметить по фотографиям, размещенным в этой книге все ракеты имеют сигарообразную форму. Она позволяет значительно снизить сопротивление воздуха, уменьшить степень аэродинамического нагревания и тем самым снизить расход топлива. Поэтому в верхней части каждой ракеты устанавливается обтекатель - специальный колпак защищающий полезный груз от трения о воздух и нагревания в момент прохождения плотных слоев Земной атмосферы.
В зависимости от программы выполняемой ракетой полезным грузом может быть, как автоматическое устройство (спутник, зонд) так и капсула с космонавтами (астронавтами). В последнем случае на самой вершине ракеты устанавливают еще одну, небольшой мощности и размеров. Она предназначена для мгновенного спасения экипажа. В случае возникновения аварийной ситуации двигатели этой ракеты отнесут капсулу с экипажем на безопасное расстояние.
Космодром - станция отправления
Автомобиль, сойдя с конвейера завода, продолжает свой путь без посторонней помощи. Корабль, покинув верфь, идет своим ходом в порт приписки. Даже самолет самостоятельно взмывает в воздух, покидая завод. Ракета оказалась одним из самых привередливым механизмом которые удавалось создать человеку. От завода, на котором ее изготовили до места старта ракету перевозят другими видами транспорта. Но даже будучи пассажиром она продолжает выдвигать определенные требования к своему перевозчику. В первую очередь это габариты и грузоподъемность. Даже для отдельных частей ракеты приходится переоборудовать корабли, железнодорожные вагоны и даже проектировать специальные самолеты.
После того, как составные части ракеты попадают на космодром они поступают еще на один завод - монтажно-испытательный корпус (МИК). Здесь из привезенных частей собирают ракету и проводят ряд предварительных испытаний. Трудно описать размеры МИКа, они огромны. Собранную в нем ракету беспрепятственно перевозят с места на место, а ведь ее длина более ста метров.
После сборки ракета вновь проходит ряд испытаний. Теперь, когда она уже не отдельные части, а единый агрегат можно проверить работу всех систем и взаимодействие отдельных узлов. Малейшее отклонение в работе механизма тревожный сигнал для испытателей. Лучше лишний раз перепроверить работоспособность узла на этапе испытаний, чем он потом откажет в полете, уничтожив дорогостоящее оборудование или прервав жизнь космонавта.
Параллельно с ракетой-носителем, такую же тщательную проверку проходит космический корабль. Лишь добившись безупречной работы всех бортовых систем, испытатели дают добро на окончательную сборку ракеты. Космический корабль устанавливают на ракету-носитель и конструкция покидает монтажно-испытательный корпус.
По специально уложенным рельсам ракета на транспортере-установщике направляется к стартовой площадке космодрома. Она представляет из себя огромное, массивное сооружение из железобетона. Стартовая площадка и не может быть другой ведь ей каждый старт приходится противостоять бешеному напору раскаленных газов.
Транспортер-установщик приводит в действие подъемные механизмы и ракета медленно переводится из горизонтального положения в вертикальное. Рядом с ракетой устанавливаются две конструкции из металла - фермы. Одна из них заправочная, вторая для обслуживающего персонала. Фермы со всех сторон окружают ракету площадками, расположенными на разных высотах. Теперь обслуживающий персонал может беспрепятственно добраться до любого узла ракеты. На любую площадку можно подняться на специально смонтированном лифте.
После окончательной проверки систем и механизмов ракеты наступает следующий этап подготовки ее к космическому путешествию - заправка. Насосные станции начинают перекачивать горючее из подземных резервуаров в баки ракеты. Сотни тонн горючего и окислителя тратится на одну заправку ракеты.
За несколько часов до старта космонавты занимают в ракете свои рабочие места. Отсек экипажа герметизируется и теперь они могут поддерживать связь с внешним миром лишь по радио. Завершаются все предстартовые работы, обслуживающий персонал спускается в бетонный бункер. Теперь время на космодроме уже считают по секундам.
За несколько секунд до старта фермы отходят в стороны. Последние приготовления закончены. Старт!
Огненный вихрь окутал ракету. Грохот, рвущий воздух в клочья заполнил стартовую площадку. Еще несколько секунд и сила тяги двигателей превысит вес ракеты. Ее освободят от удерживающих захватов и ракета, медленно отрываясь от стартового стола, устремится навстречу с космическим пространством.
ПРЕДЫДУЩАЯ | НАЗАД | СЛЕДУЮЩАЯ |