Реферат: Космічна ракета

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:

 

 

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  = 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 [41]. Ми є свід­ками стартів космічних ракет, що несуть у безодню кос­мосу корисні вантажі (кораблі, станції тощо) вагою в кілька десятків тонн [40, 54].

 

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 Землі; їх використовують для розв'язання завдань навігації, метеорології, астроно­мії, геофізики, далекого радіо- та 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 станцій— свого 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 [36, 41, 58].

 

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 [32, 53].

 

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 польоті; в 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.