История и перспективы развития космонавтики

История и перспективы развития космонавтики    https://www.youtube.com/watch?v=2F7LbO4Ozdo

История космонавтики

Первые экспериментальные суборбитальные космические полёты были осуществлены ещё немецкой ракетой Фау-2 в 1944 году. Однако начало практическому освоению космоса было положено 4 октября 1957 года запуском первого искусственного спутника Земли (ИСЗ) в Советском Союзе.

Первые годы развития космонавтики характеризовались не сотрудничеством, а острой конкуренцией между государствами (так называемая Космическая гонка). Международное сотрудничество стало интенсивно развиваться только в последние десятилетия, в первую очередь, благодаря совместному строительству Международной космической станции и исследованиям, проводимым на её борту.

Российский ученый Константин Циолковский был одним из первых, кто выдвинул идею об использовании ракет для космических полетов. Ракету для межпланетных сообщений он спроектировал в 1903 г.

Немецкий ученый Герман Оберт в 1920-е годы также изложил принципы межпланетного полета.

Американский ученый Роберт Годдард в 1923 году начал разрабатывать жидкостный ракетный двигатель и работающий прототип был создан к концу 1925 г. 16 марта 1926 г. он осуществил запуск первой жидкостной ракеты, в качестве топлива для которой использовались бензин и жидкий кислород.

Работы Циолковского, Оберта и Годдарда были продолжены группами энтузиастов ракетной техники в США, СССР и Германии. В СССР исследовательские работы вели Группа изучения реактивного движения (Москва) и Газодинамическая лаборатория (Ленинград). В 1933 г. на их базе был создан Реактивный институт (РНИИ).

В Германии подобные работы вело Немецкое Общество межпланетных сообщений (VfR). 14 марта 1931 член VfR Йоханнес Винклер осуществил первый в Европе удачный запуск жидкостной ракеты. VfR работал и Вернер фон Браун, который с декабря 1932 г. начал разработку ракетных двигателей на артиллерийском полигоне германской армии в Куммерсдорфе. После прихода нацистов к власти в Германии были выделены средства на разработку ракетного оружия, и весной 1936 г. была одобрена программа строительства ракетного центра в Пенемюнде, техническим директором которого был назначен фон Браун. В нем была разработана баллистическая ракета А-4 с дальностью полета 320 км. Во время Второй мировой войны 3 октября 1942 г. состоялся первый успешный запуск этой ракеты, а в 1944 г. началось ее боевое применение под названием V-2.

Военное применение V-2 продемонстрировало огромные возможности ракетной техники, и наиболее мощные послевоенные державы — США и СССР — также начали разработку баллистических ракет.

Для реализации задачи создания ядерного оружия и средств его доставки 13 мая 1946 года Совет Министров СССР принял постановление о развёртывании масштабной работы по развитию отечественного ракетостроения. В соответствии с этим постановлением был создан Научно-исследовательский артиллерийский институт реактивного вооружения № 4.

Начальником института был назначен генерал А. И. Нестеренко, его заместителем по специальности «Жидкостные баллистические ракеты» — полковник М. К. Тихонравов, соратник С. П. Королёва по ГИРДу и РНИИ. Михаил Клавдиевич Тихонравов был известен как создатель первой жидкостной ракеты, стартовавшей в Нахабино 17 августа 1933 года. Он же в 1945 году возглавил проект подъёма двух космонавтов на высоту 200 километров с помощью ракеты типа «Фау-2» и управляемой ракетной кабины. Проект был поддержан Академией наук и одобрен Сталиным. Однако в трудные послевоенные годы руководству военной отрасли было не до космических проектов, которые воспринимались как фантастика, мешающая выполнению главной задачи по созданию «дальнобойных ракет».

Исследуя перспективы развития ракет, создаваемых по классической последовательной схеме, М. К. Тихонравов приходит к выводу об их непригодности для межконтинентальных расстояний. Исследования, проведённые под руководством Тихонравова, показали, что пакетная схема из ракет, созданных в КБ Королёва, обеспечит скорость в четыре раза большую, чем возможная при обычной компоновке. Внедрением «пакетной схемы» группа Тихонравова приблизила осуществление своей заветной мечты о выходе человека в космическое пространство. В инициативном порядке продолжались исследования проблем, связанных с запуском и возвращением на Землю ИСЗ.

16 сентября 1953 года по заказу ОКБ Королёва в НИИ-4 была открыта первая научно-исследовательская работа по космической тематике «Исследования по вопросу создания первого искусственного спутника Земли». Группа Тихонравова, имевшая солидный задел по этой теме, выполнила её оперативно.

В 1956 году М. К. Тихонравов с частью своих сотрудников переводится из НИИ-4 в ОКБ Королёва начальником отдела по проектированию спутников. При его непосредственном участии создаются первые ИСЗ, пилотируемые корабли, проекты первых автоматических межпланетных и лунных аппаратов.

Важнейшие этапы освоения космоса

В 1957 г. под руководством Королева была создана первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета Р-7, которая в том же году была использована для запуска первого в мире искусственного спутника Земли.

4 октября 1957 — запущен первый искусственный спутник Земли Спутник-1. (СССР).

3 ноября 1957 — запущен второй искусственный спутник Земли Спутник-2 впервые выведший в космос живое существо — собаку Лайку. (СССР).

4 января 1959 — станция «Луна-1» прошла на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны и вышла на гелиоцентрическую орбиту. Она стала первым в мире искусственным спутником Солнца. (СССР).

14 сентября 1959 — станция «Луна-2» впервые в мире достигла поверхности Луны в районе Моря Ясности вблизи кратеров Аристид, Архимед и Автолик, доставив вымпел с гербом СССР. (СССР).

4 октября 1959 — запущена АМС «Луна-3», которая впервые в мире сфотографировала невидимую с Земли сторону Луны. Также во время полёта впервые в мире был на практике осуществлён гравитационный манёвр. (СССР).

19 августа 1960 — совершен первый в истории орбитальный полёт в космос живых существ с успешным возвращением на Землю. На корабле «Спутник-5» орбитальный полёт совершили собаки Белка и Стрелка. (СССР).

12 апреля 1961 — совершён первый полёт человека в космос (Ю. Гагарин) на корабле Восток-1. (СССР).

12 августа 1962 — совершен первый в мире групповой космический полет на кораблях Восток-3 и Восток-4. Максимальное сближение кораблей составило порядка 6.5 км. (СССР).

16 июня 1963 — совершен первый в мире полет в космос женщины-космонавта (Валентина Терешкова) на космическом корабле Восток-6. (СССР).

12 октября 1964 — совершил полет первый в мире многоместный космический корабль Восход-1. (СССР).

18 марта 1965 — совершён первый в истории выход человека в открытый космос. Космонавт Алексей Леонов совершил выход в открытый космос из корабля Восход-2. (СССР).

3 февраля 1966 — АМС Луна-9 совершила первую в мире мягкую посадку на поверхность Луны, были переданы панорамные снимки Луны. (СССР).

1 марта 1966 — станция «Венера-3» впервые достигла поверхности Венеры, доставив вымпел СССР. Это был первый в мире перелет космического аппарата с Земли на другую планету. (СССР).

3 апреля 1966 — станция «Луна-10» стала первым искусственным спутником Луны. (СССР).

30 октября 1967 — произведена первая стыковка двух беспилотных космических аппаратов «Космос-186» и «Космос-188». (CCCР).

15 сентября 1968 — первое возвращение космического аппарата (Зонд-5) на Землю после облета Луны. На борту находились живые существа: черепахи, плодовые мухи, черви, растения, семена, бактерии. (СССР).

16 января 1969 — произведена первая стыковка двух пилотируемых космических кораблей Союз-4 и Союз-5. (СССР).

21 июля 1969 — первая высадка человека на Луну (Н. Армстронг) в рамках лунной экспедиции корабля Аполлон-11, доставившей на Землю, в том числе и пробы лунного грунта. (США).

24 сентября 1970 — станция «Луна-16» произвела забор и последующую доставку на Землю (станцией «Луна-16») образцов лунного грунта. (СССР). Она же — первый беспилотный космический аппарат, доставивший на Землю пробы породы с другого космического тела (то есть, в данном случае, с Луны).

17 ноября 1970 — мягкая посадка и начало работы первого в мире полуавтоматического дистанционно управляемого самоходного аппарата, управляемого с Земли: Луноход-1. (СССР).

15 декабря 1970 — первая в мире мягкая посадка на поверхность Венеры: «Венера-7». (СССР).

19 апреля 1971 — запущена первая орбитальная станция Салют-1. (СССР).

13 ноября 1971 — станция «Маринер-9» стала первым искусственным спутником Марса. (США).

27 ноября 1971 — станция «Марс-2» впервые достигла поверхности Марса. (СССР).

2 декабря 1971 — первая мягкая посадка АМС на Марс: «Марс-3». (СССР).

3 марта 1972 — запуск первого аппарата, покинувшего впоследствии пределы Солнечной системы: Пионер-10. (США).

20 октября 1975 — станция «Венера-9» стала первым искусственным спутником Венеры. (СССР).

октябрь 1975 — мягкая посадка двух космических аппаратов «Венера-9» и «Венера-10» и первые в мире фотоснимки поверхности Венеры. (СССР).

12 апреля 1981 — первый полет первого многоразового транспортного космического корабля («Колумбия». (США).

20 февраля 1986 — вывод на орбиту базового модуля орбитальнной станции [[Мир_(орбитальная_станция)]Мир]

7 декабря 1995 — станция «Галилео» стала первым искусственным спутником Юпитера. (США).

20 ноября 1998 — запуск первого блока Международной космической станции. Производство и запуск (Россия). Владелец (США).

24 июня 2000 — станция «NEAR Shoemaker» стала первым искусственным спутником астероида(433 Эрос). (США).

30 июня 2004 — станция «Кассини» стала первым искусственным спутником Сатурна. (США).

15 января 2006 — станция «Стардаст» доставила на землю образцы кометы Вильда 2. (США).

Перспективы развития космонавтики

Сегодняшний день характеризуется новыми проектами и планами освоения космического пространства. Активно развивается космический туризм. Пилотируемая космонавтика вновь собирается вернуться на Луну и обратила свой взор к другим планетам Солнечной системы (в первую очередь к Марсу).

В 2009 году в мире на космические программы было потрачено $68 млрд, в том числе в США — $48,8 млрд, ЕС — $7,9 млрд, Японии — $3 млрд, России — $2,8 млрд, Китае — $2 млрд

Объем мирово­го рынка космических услуг в настоящее время составляет более 300 миллиардов долларов в год. К сожалению, доля рос­сийской космонавтики на этом рынке незначи­тельна, зато Россия занимает первое место в мире в секторе пусковых услуг, осуществляя больше всех запусков ракет-носите­лей (РН). Отечественная ракетно-космическая промыш­ленность базируется на разработках С.П.Королё­ва и его последователей, которые создали при­знанные в мире эффективные и надежные средст­ва доставки на околоземные орбиты и отлетные траектории, в том числе ракету Р-7 (великолепная «семерка»), разгонные блоки типа Д и ДМ, уни­кальную и непревзойденную до настоящего вре­мени РН сверхтяжелого класса «Энергия», РН среднего класса «3eнит-3SL», используемую в коммерческих проектах «Морской старт» и «На­земный старт». При поддержке государства отрасль способна продолжать свои лучшие тради­ции и разрабатывать ракетно-космические техно­логии, опережающие мировой уровень. Многие идеи, рожденные и реализованные в Рос­сии, в том числе в РКК «Энергия», являются пока самыми эффективными в области ракетострое­ния и космонавтики. Однако в силу известных причин российские ракетно-космические сред­ства, системы и комплексы начинают уступать зарубежным аналогам по электронной элемент­ной базе, современным материалам.

     Отдельного внимания заслуживает отечест­венная пилотируемая космонавтика, которая яв­ляется реальным полигоном отработки и испыта­ний многих научных идей и технологий. На сегод­няшний день она развивается в рамках програм­мы работ по Международной космической стан­ции (МКС). Это самый дорогостоящий проект современности, на него уже потрачено около 120 миллиардов долларов. Теперь в нем определились новые тенденции использования средств транспортно-технического обеспечения (ТТО), в составе которых из­начально предусматривались российские пило­тируемые корабли «Союз ТМА», грузовые «Прогрессы М» и американские корабли «шаттл», а также европейские и японские грузовые корабли (ATV и HTV).

     Завершение строительства российского сег­мента (РС) МКС намечено на 2015-2016 г.с опозданием на пять лет по сравнению с первона­чальным планом. Причина задержки кроется не только в недостаточном уровне финансирования, но и в дефиците новых исследовательских идей, которые было бы целесообразно реализовать в проекте (РС) МКС. На этот дефицит, конечно, оказывают негативное воздействие проблемы космического приборостроения. Приборострои­тельная промышленность в стране находится в сложном положении. Тем не менее, российские ученые и инженеры способны из лучшей эле­ментной базы, которая есть в мире, создавать прекрасные приборы, системы, комплексы, а также делать выдающиеся открытия. В 2011 году прекращаются полеты «шаттлов», так как дороговизна программы и исчерпание полетных ресурсов этих кораблей не позволяют их исполь­зовать.

     Тем не менее инфраструктура МКС будет формироваться и в предстоящем пятилетии, а страны–партнеры проекта уже практически при­шли к решению эксплуатировать станцию до 2020 г. (американская сторона предлагает рас­смотреть возможность эксплуатации МКС до 2028 г.). Основная нагрузка и ответственность по ТТО станции ляжет на российскую сторону, пока у США не появятся надежные ракетно-космиче­ские средства доставки людей и грузов на основе частно-государственного партнерства по про­грамме COTS.Сегодня реальная ситуация складывается та­ким образом, что у России расши­ряется объем коммерческого участия в секторе пи­лотируемой космонавтики благодаря обладанию космическими средствами, способными старто­вать с Земли практически в любых погодных усло­виях и работать на околоземной орбите до полуго­да. Эти благоприятные коммерческие перспекти­вы охватывают период времени не менее 5–7 лет – новый американский пилотируемый корабль поя­вится не раньше 2017–2018 гг. И они могут быть укреплены с выходом на эксплуатацию россий­ского пилотируемого транспортного корабля но­вого поколения, летные испытания которого в беспилотном режиме должны начаться в 2015 г. на космодроме «Восточный».

     Концепция программы космической деятельности в околоземном космосе предполагает, что по завер­шению в 2020 г. программы МКС окажется воз­можным дальнейшее развитие РС МКС с преобра­зованием его в орбитальный пилотируемый сборочно-эксплуатационный комплекс (ОПСЭК). За­дачи этого комплекса: выполнение программ кос­мических исследований, летная отработка россий­ских пилотируемых транспортных кораблей ново­го поколения, создаваемых технологий, КА и сис­тем будущего.

     При этом до 2016-2017 гг. в состав РС МКС дополнительно к работающим модулям будут введены многоцелевой лабораторный модуль (начальная масса 20,7 т), узловой модуль (4 т), два научно-энергетических модуля (по 20 т), а также периодически обслуживаемый автономно летаю­щий технологический КА (7,8 т). В составе средств ТТО сегмента и станции в целом будут использоваться пилотируемые корабли «Союз ТМА» и грузовые корабли «Прогресс М» новых серий (в 2015–2017 гг. на смену им придут пило­тируемые транспортные корабли нового поколе­ния и транспортная грузовая космическая систе­ма буксир-контейнер).

     В 2024-2031 гг. в состав ОПСЭК будут вве­дены три тяжелых модуля (по 40 т): универсаль­ный модуль базовый и два научно-энергетиче­ских модуля вместо модулей меньшей размерно­сти, отработавших ресурсы. Одновременно с работами по ОПСЭК воз­можны создание и эксплуатация специализиро­ванных КА, оснащенных ЯЭУ и электроракетной двигательной установкой (ЭРДУ), в том числе межорбитальных буксиров, для решения таких задач, как глобальная космическая связь, мони­торинг Земли, очистка околоземных орбит от «космического мусора», защита Земли от астероидно-кометной угрозы.

     Ракетно-космическая промышленность России хоро­шо освоила технологию преобразования энер­гии, выделяющейся при горении компонентов топлива, в кинетическую энергию реактивной струи ракеты. Но на сегодня это всего лишь технология «подскока», позволяющая осуществлять доставку людей и грузов на околоземную орбиту и в ближ­нее космическое пространство с последующим их возвращением на Землю, а также реализовывать единичные зондирующие выходы автомати­ческих станций к другим планетам и границе Солнечной системы, посадку этих станций на по­верхность спутников некоторых планет, переме­щение по ним и доставку на Землю небольших по массе научных грузов.

     Чтобы выйти на следующий уровень, нужен бо­лее емкий источник энергии на борту КА и бо­лее эффективные принципы перемещения КА в космосе. Наиболее эффективными здесь являются тех­нологии космической ядерной энергетики, а именно относительно компактные бортовые ядерные энергетические установки (ЯЭУ) мо­дульного исполнения.

     Анализ перспективных задач космонавтики на ближайшие 20–40 лет приводит к следующе­му ряду мощностей модулей космических ЯЭУ: 0,15…0,50 МВт – обслуживание с околозем­ных орбит деятельности человечества на Земле, энергообеспечение космических и планетных баз, производственных инфраструктур на около­земной орбите, транспортировка автоматических КА и грузов на высокие околоземные орбиты, очистка геостационарных и других орбит от «кос­мического мусора», 0,5…6 МВт – защита Земли от глобальных уг­роз, связанных с попаданием в нее астероидов и ядер комет, транспортировка грузов на Луну и к планетам, 24 МВт – полеты экспедиционных комплек­сов на Марс.

     Концепция развития космической деятельности на Марсе и Луне исходит из целесообразности обеспечить достижение в период до 2040 г. даль­них космических горизонтов. При этом предла­гается приступить к решению задачи пилотируе­мых полетов к Марсу при возможном использо­вании Луны как одного из элементов создавае­мой межпланетной инфраструктуры, в состав которой согласно предлагаемой концепции на лунной по­верхности и на окололунных орбитах могут быть размещены средства для расширения деятельно­сти человека на Луне и окололунном космиче­ском пространстве, обеспечения космических полетов к планетам Солнечной системы и их спутникам.

     Концепция марсианской программы базиру­ется на научно-техническом и технологическом заделе и опыте работ по программам орбиталь­ных станций «Салют», «Мир», МКС, а также на освоении технологий космической ядерной энергетики. Принцип модульности, отработанный на ор­битальных околоземных станциях, позволяет уверенно строить планы по сборке пилотируемо­го межпланетного экспедиционного комплекса (МЭК) непосредственно на околоземной орбите. При этом наиболее рационально в перспектив­ной программе использовать РН двух типов: среднего и сверхтяжелого классов. Суммарная стартовая масса МЭК, необходимого для полета на Марс, составит около 500 т при использовании ЯЭУ и ЭРДУ.

     Модули МЭК будут доставляться с Земли и ав­томатически собираться на околоземной орбите. Участие космонавтов в сборке МЭК и его осна­щении с проведением внекорабельной деятель­ности следует минимизировать, так как работы человека в экстремальных условиях орбитально­го полета связаны с повышенным риском и боль­шими затратами. Поэтому желательно оптимизи­ровать соотношение между интеллектуальными возможностями человека и возможностями авто­матики (робототехники).Такая постановка задачи успешно реализуется в отечественной пилотируемой космонавтике. Российские пилотируемые корабли сегодня – это практически на 100 % автоматические средства. Человек лишь контролирует работу систем и вме­шивается в управление полетом только при воз­никновении нерасчетной ситуации.

     В соответствии с концепцией марсианской программы в состав МЭК будут входить: многоразовый межорбитальный буксир (120 т) с ЯЭУ и ЭРДУ; межпланетный корабль (300 т) с заправленны­ми баками рабочего тела для межорбитального буксира; модуль складской (20 т); пилотируемый марсианский взлетно-поса­дочный комплекс (40 т) в аэродинамическом контейнере или грузовой посадочный комплекс (40 т) в аналогичном исполнении; пилотируемый корабль (12… 14 т) для доставки с Земли на МЭК экипажа и возвращения его с МЭК на Землю; кислородно-водородный разгонный блок (40 т) для сообщения пилотируемому кораблю необхо­димых импульсов скорости (в том числе при по­лете к МЭК).

     Эта концепция также предусматривает по­этапное создание и эксплуатацию марсианской космической инфраструктуры в следующем со­ставе: автоматические аппараты связи, навигации и мониторинга, размещаемые на околомарсиан­ской орбите и поверхности планеты; марсианская база (50 т) первого этапа с пило­тируемым и транспортным марсоходами, ЯЭУ, целевыми модулями и автоматическими агрега­тами по добыче и переработке марсианских по­род; марсианская орбитальная станция (40 т).

======================

История и перспективы развития космонавтики    https://www.youtube.com/watch?v=2F7LbO4Ozdo

Конференция в музей космонавтики https://www.youtube.com/watch?v=gbd2yJW7_0E

======================