Краткая история развития космонавтики

Краткая история развития космонавтики

Космонавтика как наука, а затем и как практическая отрасль, сформировалась в середине XX века. Но этому предшествовала увлекательная  история рождения и развития идеи полета в космос, начало которой  положила фантазия, и только затем  появились первые теоретические  работы и эксперименты. Так, первоначально  в мечтах человека полет в космические  просторы осуществлялся с помощью  сказочных средств или сил  природы (смерчей, ураганов). Ближе к XX веку для этих целей в описаниях  фантастов уже присутствовали технические  средства - воздушные шары, сверхмощные  пушки и, наконец, ракетные двигатели  и собственно ракеты. Не одно поколение  молодых романтиков выросло на произведениях Ж. Верна, Г. Уэллса, А. Толстого, А. Казанцева, основой которых было описание космических путешествий.

Надо сказать,что идея соединить космическое и земное направления человеческой деятельности принадлежит основателю теоретической космонавтики К.Э. Циолковскому. Когда ученый говорил: "Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели", он не выдвигал альтернативы - либо Земля, либо космос. Циолковский никогда не считал выход в космос следствием какой-то безысходности жизни на Земле. Напротив, он говорил о рациональном преобразовании природы нашей планеты силой разума. Люди, утверждал ученый, "изменят поверхность Земли, ее океаны, атмосферу, растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах Солнечной системы, как на самой Земле, которая еще неопределенно долгое время будет оставаться жилищем человечества".

В СССР начало практических работ по космическим программам связано с именами С.П. Королева и М.К. Тихонравова. В начале 1945 г. М.К. Тихонравов организовал группу специалистов РНИИ по разработке проекта  пилотируемого высотного ракетного  аппарата (кабины с двумя космонавтами) для исследова-ния верхних слоев атмосферы. В группу вошли Н.Г. Чернышев, П.И. Иванов, В.Н. Галковский, Г.М. Москаленко и др. Проект было решено создавать на базе одноступенчатой жидкостной ракеты, рассчитанной для вертикального полета на высоту до 200 км.

Этот проект (он получил  название ВР-190) предусматривал решение  следующих задач:

исследование условий  невесомости в кратковременном  свободном полете человека в герметичной  кабине;

изучение движения центра масс кабины и ее движения около  центра масс после отделения от ракеты-носителя;

получение данных о верхних  слоях атмосферы; проверка работоспособности  систем (разделения, спуска, стабилизации, приземления и др.),входящих в конструкцию высотной кабины.

В проекте ВР-190 впервые  были предложены следующие решения, нашедшие применение в современных  КА:

парашютная система спуска, тормозной ракетный двигатель мягкой посадки, система разделения с применением  пироболтов;

электроконтактная штанга для упредительного зажигания двигателя мягкой посадки, бескатапультная герметичная кабина с системой обеспечения жизнедеятельности;

система стабилизации кабины за пределами плотных слоев атмосферы  с применением сопел малой  тяги.

В целом проект ВР-190 представлял  собой комплекс новых технических  решений и концепций, подтвержденных теперь ходом развития отечественной  и зарубежной ракетно-космической  техники. В 1946 г. материалы проекта  ВР-190 были доложены М.К. Ти-хонравовым И.В. Сталину. С 1947 г. Тихонравов со своей группой работает над идеей ракетного пакета и в конце 1940-х - начале 1950-х гг. показывает возможность получения первой космической скорости и запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ) при помощи разрабатывавшейся в то время в стране ракетной базы. В 1950-1953 гг. усилия сотрудников группы М.К. Тихонравова были направлены на изучение проблем создания составных ракет-носителей и искусственных спутников.

В докладе Правительству  в 1954 г. о возможности разработки ИСЗ С.П. Королев писал: "По вашему указанию представляю докладную  записку тов. Тихонравова М.К. "Об искусственном спутнике Земли...". В отчете о научной деятельности за 1954 г. С.П. Королев отмечал: "Мы полагали бы возможным провести эскизную разработку проекта самого ИСЗ с  учетом ведущихся работ (особенно заслуживают  внимания работы М.К. Тихонравова...)".

Развернулись работы по подготовке запуска первого ИСЗ  ПС-1. Был создан первый Совет главных  конструкторов во главе с С.П. Ко-ролевым, который в дальнейшем и осуществлял руководство кос-мической программой СССР, ставшего мировым лидером в освое-нии космоса. Созданное под руководством С.П. Королева ОКБ-1 -ЦКБЭМ - НПО "Энергия" стало с начала 1950-х гг. центром косми-ческой науки и промышленности в СССР.

Уже многие тысячи спутников  летают на орбитах вокруг Земли, аппараты достигли поверхности Луны, Венеры, Марса; научная аппаратура посылалась к Юпитеру, Меркурию, Сатурну для  получения знаний об этих удаленных  планетах Солнечной системы.

Триумфом космонавтики стал запуск 12 апреля 1961 г. первого человека в космос - Ю.А. Гагарина. Затем - групповой  полет, выход человека в космос, создание орбитальных станций "Салют", "Мир"... СССР на долгое время стал ведущей  страной в мире по пи-лотируемым программам.

Показательной является тенденция  перехода от запуска одиночных КА для решения в первую очередь военных задач к созданию крупномасштабных космических систем в интересах решения широкого спектра задач (в том числе социально-экономических и научных) и к интеграции космических отраслей различных стран.

Чего же достигла космическая  наука в XX веке? Для сообщения  ракетам-носителям космических скоростей  разработаны мощные жидкостные ракетные двигатели. В этой области особенно велика заслуга В.П. Глушко. Создание таких двигателей стало возможным  благодаря реализации новых научных  идей и схем, практически исключающих  потери на привод турбонасосных агрегатов. Разработка ракет-носителей и жидкостных ракетных двигателей способствовала развитию термо-, гидро- и газодинамики, теории теплопередачи и прочности, металлургии высокопрочных и жаростойких материалов, химии топлив, измерительной техники, вакуумной и плазменной технологии. Дальнейшее развитие получили твердотопливные и другие типы ракетных двигателей.

В начале 1950-х гг. советские ученые М.В. Келдыш, В.А. Котельников, А.Ю. Ишлинский, Л.И. Седов, Б.В. Раушенбах и др. разработали математические закономерности и навигационно-баллистическое обеспечение космических полетов.

Задачи, которые возникали  при подготовке и реализации космических  полетов, послужили толчком для  интенсивного развития и таких общенаучных  дисциплин, как небесная и теоретическая  механика. Широкое использование  новых математических методов и  создание совершенных вычислительных машин позволило решать самые  сложные задачи проектирования орбит  космических аппаратов и управления ими в процессе полета, и в результате возникла новая научная дисциплина - динамика космического полета.

Конструкторские бюро, возглавлявшиеся Н.А. Пилюгиным и В.И. Кузнецовым, создали уникальные системы управления ракетно-космической техникой,обладающие высокой надежностью.

В это же время В.П. Глушко, A.M. Исаев создали передовую в  мире школу практического ракетного  двигателестроения. А теоретические  основы этой школы были заложены еще  в 1930-е гг.,на заре отечественного ракетостроения. И сейчас передовые позиции России в этой области сохраняются.

Благодаря напряженному творческому  труду конструкторских бюро под  руководством В.М. Мясищева, В.Н. Челомея, Д.А. Полухина были выполнены работы по созданию крупногабаритных особо прочных оболочек. Это стало основой создания мощных межконтинентальных ракет УР-200, УР-500, УР-700,а затем и пилотируемых станций "Салют", "Алмаз", "Мир", моду лей двадцатитонно-го класса "Квант", "Кристалл", "Природа", "Спектр", современных модулей для Международной космической станции (МКС) "Заря" и "Звезда", ракет-носителей семейства "Протон". Творческое со-трудничество конструкторов этих конструкторских бюро и машиностроительного завода им. М.В. Хруничева позволило к началу XXI века создать семейство носителей "Ангара", комплекс малых космических аппаратов и изготовить модули МКС. Объединение КБ и завода и реструктуризация этих подразделений дали возможность создать крупнейшую в России корпорацию - Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева.

Большая работа по созданию ракет-носителей на базе баллистических ракет была выполнена в КБ "Южное", возглавлявшимся М.К. Янгелем. Надежность этих ракет-носителей легкого класса не знает аналогов в мировой космонавтике. В этом же КБ под руководством В.Ф. Уткина была создана ракета-носитель среднего класса "Зенит" - представитель второго поколения ракет-носителей.

За четыре десятилетия  существенно возросли возможности  сис-тем управления ракет-носителей и космических аппаратов. Если в 1957-1958 гг. при выведении искусственных спутников на орбиту вокруг Земли доспускалась ошибка в несколько десятков километров, то к середине 1960-х гг. точность систем управления была уже столь высока, что позволила космическому аппарату, запущенному на Луну, совершить посадку на ее поверхности с отклонением от намеченной точки всего на 5 км. Системы управления конструкции Н.А. Пилюгина были одними из лучших в мире.

Большие достижения космонавтики в области космической связи, телевещания, ретрансляции и навигации, переход к высокоскоростным линиям позволили уже в 1965 г. передать на Землю фотографии планеты Марс с расстояния, превышающего 200 млн км, а в 1980 г. изображение Сатурна было передано на Землю с расстояния около 1,5 млрд км. Научно-производственное объединение прикладной механики, многие годы возглавлявшееся М.Ф. Решетневым, первоначально было создано как филиал ОКБ С.П. Королева; это НПО - один из мировых лидеров по разработке космических аппаратов такого назначения.

Создаются спутниковые  системы связи, охватывающие практически  все страны мира и обеспечивающие двустороннюю оперативную связь  с любыми абонентами. Этот вид связи  оказался самым надежным и становится все более выгодным. Системы ретрансляции позволяют осуществлять управление космическими группировками с одного пункта на Земле. Созданы и эксплуатируются  спутниковые навигационные системы. Без этих систем уже не мыслится сегодня использование современных  транспортных средств - торговых судов, самолетов гражданской авиации, военной техники и др.

Произошли качественные изменения  и в области пилотируемых полетов. Способность успешно работать вне  космического корабля впервые была доказана советскими космонавтами в 1960-1970-х  гг., а в 1980-1990-х гг. была продемонстрирована способность человека жить и работать в условиях невесомости в течение  года. Во время полетов было проведено  также большое число экспериментов - технических, геофизических и астрономических.

Важнейшими являются исследования в области космической медицины и систем жизнеобеспечения. Необходимо глубоко изучить человека и средства жизнеобеспечения тем чтобы определить, что можно поручить человеку в космосе, особенно при продолжительном космическом полете.

Одним из первых космических  экспериментов было фотографирование Земли, показавшее, как много могут  дать наблюдения из космоса для открытия и разумного использования природных  ресурсов. Задачи по разработке комплексов фото- и оптикоэлектронного зондирования земли, картографирования, исследования природных ресурсов, экологического мониторинга, а также по созданию ракет-носителей среднего класса на базе ракет Р-7А выполняет бывший филиал № 3 ОКБ, преобразованный сначала в ЦСКБ, а сегодня в ГРНПЦ "ЦСКБ - Прогресс" во главе с Д.И. Козловым.

В целом решение разнообразных  задач исследования космоса - от запусков искусственных спутников Земли  до запусков межпланетных космических  аппаратов и пилотируемых кораблей и станций - дало много бесценной  научной информации о Вселенной  и планетах Солнечной системы  и значительно способствовало техническому прогрессу человечества. Спутники Земли  совместно с зонди-рующими ракетами позволили получить детальные данные об околоземном космическом пространстве. Так, при помощи первых искусственных спутников были обнаружены радиационные пояса, в ходе их исследования было глубже изучено взаимодействие Земли с заряженными частицами, испускаемыми Солнцем. Межпланетные космические полеты помогли нам глубже понять природу многих планетарных явлений - солнечного ветра, солнечных бурь, метеоритных дождей и др.

Космические аппараты, запущенные к Луне, передали снимки ее поверхности, сфотографировал и в том числе  и ее невидимую с Земли сторону  с разрешающей способностью, значительно  превосходящей возможности земных средств. Были взяты пробы лунного  грун-та, а также доставлены на лунную поверхность автоматические самоходные аппараты "Луноход-1" и "Луноход-2".

Автоматические космические  аппараты дали возможность получить дополнительную информацию о форме  и гравитационном поле Земли, уточнить тонкие детали формы Земли и ее магнитного поля. Искусственные спутники помогли получить более точные данные о массе, форме и орбите Луны. Массы  Венеры и Марса также были уточнены с помощью наблюдений траекторий полетов космических аппаратов.

Развитие работ в области  космической техники привело  к созданию систем космического метеообеспечения, которые с требуемой периодичностью получают снимки облачного покрова Земли и ведут наблюдения в различных диапазонах спектра. Данные метеоспутников являются основой для составления оперативных прогнозов погоды, в первую очередь по большим регионам. В настоящее время практически все страны мира используют космические метеоданные.

Наша пилотируемая космонавтика нацелена на дальнейшее развитие науки, рациональное использование природных  ресурсов Земли, решение задач экологического мониторинга суши и океана. Для  этого необходимо создание пилотируемых средств как для полетов на околоземных орбитах, так и для  осуществления вековой мечты  человечества - полетов к другим планетам.