Където се правят най-мощните ракетни двигатели в света. Космическа ракета: видове, технически характеристики. Първите космически ракети и космонавти Кой е първият, който проектира космическа ракета

Запознайте се с NPO Energomash, която наскоро се присъедини към Обединената ракетно-космическа корпорация на Русия. Тук се произвеждат най-добрите и мощни течни ракетни двигатели в света. Те дръпнаха почти цялата съветска космическа програма, а сега теглят руската, украинската, южнокорейската и отчасти дори американската.

Тук, в Химки близо до Москва, са разработени двигатели за съветско-руските ракети "Союз" и "Протон"; за руската "Ангара"; за съветско-украинските Зенит и Днепър; за южнокорейската KSLV-1 и за американската ракета Atlas-5. Но на първо място...

1. След проверка на паспорта и пристигането на придружаващото лице, се придвижваме от входа на музея на растенията или както се нарича тук, „Демонстрационната зала“.

3. Владимир направи кратка, но информативна обиколка на музея.

Виждате ли 7 см пистолет на масата? Оттук израсна цялото съветско и руско пространство.
NPO Energomash се развива от малка група ентусиасти на ракетната наука, създадена през 1921 г. и през 1929 г. наречена Газодинамична лаборатория, ръководител на която е Валентин Петрович Глушко, който по-късно става генерален конструктор на NPO Energomash.

Дискът със сфера в центъра не е модел на слънчевата система, както си мислех, а модел на космически кораб с електрическа ракета. На диска е трябвало да бъдат поставени слънчеви панели. На заден план са първите модели течни ракетни двигатели, разработени от GDL.

Зад първите концепции от 20-30-те години. започна реална работа с държавно финансиране. Тук GDL вече работи заедно с Royal GIRD. По време на войната в Шарашка са разработени ракетни ускорители за серийни военни самолети. Те създадоха цяла линия двигатели и вярваха, че са едни от световните лидери в производството на течни двигатели.

Но цялото време беше развалено от германците, които създадоха първата балистична ракета А4, по-известна в Русия като Фау-2.

Двигателят му беше с повече от порядък по-добър от съветските проекти (25 тона срещу 900 кг), а след войната инженерите започнаха да наваксват.

4. Първо създадоха пълна реплика на A4, наречена R-1, но използвайки изцяло съветски материали. През този период нашите инженери все още бяха подпомагани от германците. Но те се опитаха да ги държат далеч от тайни разработки, така че нашите продължиха да работят сами.

5. На първо място, инженерите започнаха да усилват и облекчават немския дизайн и постигнаха значителен успех в това - тягата се увеличи до 51 tf.

6. Първите разработки с нов тип горивна камера са военни. В шоурума те са скрити в най-далечния и тъмен ъгъл. И в светлината - гордостта - двигателите РД-107 и РД-108, които осигуриха на Съветския съюз първенство в космоса и позволиха на Русия да води в пилотираните космически изследвания и до днес.

7. Владимир Судаков показва камери за управление - допълнителни ракетни двигатели, които ви позволяват да контролирате полета.

8. При по-нататъшни разработки такъв дизайн беше изоставен - те решиха просто да отклонят основната камера на двигателя като цяло. Проблемите с нестабилността на горенето никога не са били напълно разрешени, поради което повечето двигатели, проектирани от дизайнерското бюро Glushko, са многокамерни.

9. В залата има само един еднокамерен гигант, който е разработен за лунната програма, но никога не е влязъл в производство - победи конкурентната версия NK-33 за ракетата N1.

Разликата е, че N1 беше изстрелян на смес от кислород и керосин, а Глушко беше готов да изстреля хора на диметилхидразин-азот тетроксид. Тази смес е по-ефективна, но много по-токсична от керосина. В Русия на него лети само товарният Протон. Това обаче по никакъв начин не пречи на Китай да изстрелва своите тайконавти, използвайки точно такава смес.

10. Можете също така да разгледате двигателя на Proton.

11. А двигателят за балистичната ракета Р-36М все още е на бойно дежурство в ракетите „Воевода“, широко известни под натовското име „Сатана“.

Но сега те се изстрелват и под името „Днепър“ за мирни цели.

12. Най-накрая стигаме до перлата на конструкторското бюро Глушко и гордостта на НПО Енергомаш - двигателят РД-170/171.

Днес това е най-мощният кислородно-керосинов двигател в света - тяга 800 tf. Той превъзхожда американския лунен F-1 със 100 tf, но постига това благодарение на четирите горивни камери, срещу една във F-1.

RD-170 е разработен за проекта Energia-Buran като странични бустерни двигатели. Според първоначалния дизайн, бустерите са за многократна употреба, така че двигателите са проектирани и сертифицирани за десет пъти употреба. За съжаление връщането на бустерите така и не беше реализирано, но двигателите запазват своите възможности.

След закриването на програмата "Буран" РД-170 имаше по-голям късмет от лунния F-1 - той намери по-утилитарно приложение в ракетата "Зенит". По съветско време той, подобно на „Воевода“, е разработен от конструкторското бюро „Южное“, което след разпадането на СССР се озовава в чужбина. Но през 90-те години политиката не се намеси в руско-украинското сътрудничество и до 1995 г. проектът Sea Launch започна да се изпълнява съвместно със Съединените щати и Норвегия. Въпреки че никога не достигна рентабилност, претърпя реорганизация и сега се решава бъдещата му съдба, но ракетите летяха и поръчките за двигатели поддържаха Енергомаш в годините на космическа бедност през 90-те и началото на 2000-те.

13. Как да се постигне мобилност на агрегата при високо налягане и екстремни температури? Да, това е глупав въпрос: само 12 слоя метал и допълнителни бронирани пръстени, запълнете между слоевете с течен кислород - и няма проблеми...

Този дизайн ви позволява да монтирате стабилно двигателя, но да контролирате полета, като отклонявате горивната камера и дюзата с помощта на кардан. На двигателя се вижда точно под и вдясно от центъра, над панела с червените тапи.

14. Американците обичат да повтарят за своето пространство: „Ние стоим на раменете на гиганти.“ Гледайки такива творения на съветските инженери, разбирате, че тази фраза се отнася изцяло за руската космонавтика. Въпреки че Ангара е плод на въображението на руски дизайнери, неговият двигател, РД-191, се връща еволюционно към РД-171.

По същия начин „половината“ на RD-171, наречена RD-180, направи своя принос към американската космическа програма, когато Energomash спечели конкурса на Lockheed Martin през 1995 г. Попитах има ли пропаганден елемент в тази победа - може ли американците да сключат договор с руснаците, за да демонстрират края на ерата на съперничеството и началото на сътрудничеството в космоса? Те не ми отговориха, но ми разказаха за удивените очи на американските клиенти, когато видяха творенията на мрачния гений на Химки. Според слуховете характеристиките на RD-180 са почти два пъти по-високи от конкурентите му. Причината е, че САЩ никога не са усвоявали ракетни двигатели със затворен цикъл. По принцип може и без него, същият F-1 беше с отворен цикъл или Merlin от SpaceX. Но в съотношението мощност/тегло двигателите със затворен цикъл печелят, въпреки че губят в цената.

Тук във видеото за тестване на двигателя Merlin-1D можете да видите поток от генераторен газ, който блика от тръба до дюзата:

15. И накрая, краят на експозицията е надеждата на предприятието - двигателят РД-191. Това е най-младият модел от семейството досега. Той е създаден за ракетата Ангара, успя да работи в корейската KSLV-1 и се разглежда като една от опциите от американската компания Orbital Sciences, която се нуждаеше от заместител на Самара NK-33 след инцидента с ракетата Antares през октомври.

16. Във фабриката тази тройка RD-170, RD-180, RD-191 шеговито се нарича "литър", "половин литър" и "четвърт".

17. В завода има много интересни неща и най-важното беше да се види как такова чудо на инженерството се създава от куп стоманени и алуминиеви заготовки.

Какво е космическа ракета? С какво се различава от обикновения? Космическата ракета е композитна, многостепенна ракета, задвижвана от течно гориво. Никой не излезе веднага с такава ракета в завършен вид!

Първите прости ракети се появяват през 13 век в Китай.

Скици и чертежи на първите многостепенни ракети се появяват в трудовете на военния техник Конрад Хаас (1556) и учения Казимир Семенович (1650). Той, според много експерти, е първият изобретател на многостепенна ракета. Но това бяха военноинженерни проекти. Нито Хаас, нито Семенович са предвидили използването им за космически цели.

Той беше първият, който предложи идеята за използване на многостепенна ракета за космически полети.
през 17 век... Сирано дьо Бержерак във фантастичния си разказ „Пътуване до Луната” (1648).

Но факт е, че конвенционалната многостепенна ракета с твърдо гориво (предложена беше предимно барут) не беше подходяща за космически полети. Беше необходим принципно различен вид гориво.

И накрая, в началото на 20 век, през 1903 г., нашият сънародник К. Е. Циолковски измисли как да научи ракета да лети в космоса. Той излезе с ТЕЧНО двукомпонентно гориво! – За първи път предложи дизайна на космическа ракета с течен реактивен двигател! – Това е неговата голяма заслуга. И затова Циолковски се смята за един от основоположниците на астронавтиката (въпреки че не успя да предложи работещ проект на ракета). „Едно от“ – защото са само три. Освен нашия Циолковски, това са още американецът Робърт Годард и германецът Херман Оберт.

През 1914 г. Годард е първият, който най-накрая предлага прототип на истинска космическа ракета - многостепенна ракета с течно гориво. Тоест Годард обедини две фундаментални идеи - идеята за многостепенност и идеята за течното гориво. Многостепенен + Течно гориво = Космическа ракета. Тоест проектът за истинска космическа ракета се появява за първи път в произведенията на Годард. Освен това конструкцията на ракетата Goddard предвижда последователно разделяне на етапите. Годард беше този, който през 1914 г. първи получи патент за изобретяването на многостепенни ракети.
Освен това Годард не се занимаваше само с теоретични изчисления. Той също беше практик! През 1926 г. самият Годард построява първата в света ракета с течен реактивен двигател (течно гориво). Изграден и пуснат! (Макар и не на много голяма надморска височина тогава, но това беше само първото тестово изстрелване!)
Така че, ако фразата „изобретил космическа ракета“ най-много се отнася за някого, това е Годард.

Само един от тримата „бащи“ – Херман Оберт – беше предопределен да стане свидетел на изстрелванията на многостепенни космически ракети. През 1923 г. излиза книгата му, в която той предлага двустепенна ракета за полет в космоса. Пускането на тази работа имаше огромен резонанс в обществото! Дори съветският вестник „Правда“ многократно пише за идеята на „немския професор Оберт, който измисли начин да лети в космоса“. Оберт също беше практикуващ. Той също така построи собствена ракета.

В допълнение към традиционно наричаните трима „бащи“, може би можем да назовем и четвъртия основател на космонавтиката Юрий Кондратюк, който в своя труд „На онези, които ще четат, за да строят“ дава схематична диаграма и описание на 4-степенна ракета задвижвани от кислородно-водородно гориво Работата по ръкописа започва през 1916 г. и е завършена през 1919 г. Кондратюк е известен преди всичко с факта, че именно той е изчислил оптималната траектория на полета до Луната. Тези изчисления са използвани от НАСА в лунната програма Аполо. Траекторията, предложена от него през 1916 г., по-късно е наречена „маршрутът на Кондратюк“.

Глава 1

Въведение в ракетно-космическата техника

Етапи на развитие на ракетите и ракетната техника

Историята на развитието на ракетите датира от древни времена. Появата на ракетите е неразривно свързана с изобретяването на барута, чиито продукти на изгаряне създават реактивна сила, способна да придаде сравнително висока скорост на ракета. Литературата сочи, че рецептата за производство на барут е била известна в Китай, Индия и арабските страни, но все още не е известно къде се е появил барутът за първи път. Смята се, че в Китай ракетите („огнени стрели“) са били използвани още през 10-12 век.

Използването на ракети като оръжие винаги се е определяло от сравнително високите енергийни възможности на ракетните устройства, което прави ракетите ефективни при бойна употреба. Въпреки това, постоянната конкуренция на други видове хвърляне на снаряди, като правило, доведе на много етапи от създаването на ракета до изоставяне на използването на последната. Основната причина за неуспеха беше ниската точност на ракетите при поразяване на целта в сравнение с конкурентните системи. Това се дължи на факта, че в неракетните системи необходимата скорост се съобщава на снаряд, куршум и т.н., за кратък период на движение на снаряда по водач, който може да бъде доста точно насочен към целта.

В резултат на това векторът на скоростта на хвърляне на снаряда, чиято стойност се формира по време на движението на снаряда в цевта, може да бъде ориентиран повече или по-малко точно и сравнително малко се влияе от външните условия на полета на снаряда . Същите тези условия обаче изискват придаване на големи ускорения на снаряда и, следователно, големи натоварвания, причинени от реакции, действащи върху хвърлящото устройство. Това налага производството на неракетна горивна система, която е значително по-тежка в сравнение с масата на снаряда (стотици пъти).

В ракетна система предаването на скоростта към снаряда се извършва главно извън пусковата установка, върху относително дълъг участък от траекторията на полета. Това води до факта, че ускорението на снаряда е малко и следователно натоварването на системата за хвърляне също е малко. Теглото на системата за изстрелване на ракети става сравнимо с теглото на ракетата и може да се различава само няколко пъти.

„Огнените стрели“ станаха широко разпространени в Индия. Европейците (британците) за първи път се сблъскаха с "огнени стрели" по време на колонизацията на Индия. Военен инженер, полковник Уилям Конгрив, започва да ги изучава. Той занесе ракетите в Англия, подобри ги и гарантира, че ракетите са приети от британската армия. Ракетите се използват доста широко и успешно в бойните действия на британската армия. Така през 1807 г., по време на войната с Наполеон, английският флот по време на обсадата на Копенхаген почти напълно унищожи града с помощта на ракети. брой 152 фиг. 7; страница 159 фиг. 11. Появата на ракети в арсенала на Англия ги принуди да бъдат взети в други страни.

В Русия ракетите са описани в „Хартата“ на Анисим Михайлов, написана от него през 1607-1621 г. При Петър I ракетите са били широко използвани в руската армия. В началото на 80-те години на 17 век в Москва е създадена „Ракетна институция“, която след това е прехвърлена в Санкт Петербург. В началото на 18 век там е създадена сигнална ракета, която е на въоръжение в руската армия повече от век и половина. въпрос 2, стр. 159 Фиг.

Един от първите създатели на бойни ракети за руската армия е генерал Александър Дмитриевич Засядко (1779 - 1837 г.), който създава успешни рикошетни и запалителни ракети, които се използват в ракетните роти и батареи на руската армия.

През 40-те години на миналия век руският учен генерал Константинов К.И. разработи научната основа за изчисляване и проектиране на прахови ракети. брой 2 стр. 160 фиг. 12. С помощта на неговите техники са създадени ракети с обсег на стрелба до 4-5 км, които се превръщат в ефективно оръжие за руската армия.

Но развитието през втората половина на 19 век на нарезната артилерия, което позволява да се получи по-голям обсег на стрелба и по-висока точност и по-малко разсейване на попаденията, измества ракетите. Както вече беше отбелязано, въздействието на външни натоварвания (аеродинамични, причинени от неточност в производството на снаряда, горивото и т.н.) върху снаряда при полет в ускорителния участък под въздействието на реактивна сила води до големи ъглови отклонения на снаряда вектор на скоростта от необходимата стойност и следователно до отклонения на параметрите на движението на снаряда по траекторията. Тези отклонения значително надвишават подобни отклонения на артилерийските оръдия, разработени през втората половина на 19 век; точността на ракетите е много по-ниска от точността на снарядите, изстреляни от тези оръдия. Това беше причината да се откаже от използването на ракети като снаряди за поразяване на цели.

В хода на развитието на методите за въоръжена борба в периода на бурно развитие на науката и технологиите в края на 19 - началото на 20 век се наблюдава преход към позиционни войни, чието провеждане изисква огромно напрежение върху цялата икономическа и моралния потенциал на вражеските страни и изразходването на големи човешки ресурси, организиране на управлението на икономиката на тези страни, маневриране на сили и средства в цялата страна.

По време на такива войни изискванията за способността за унищожаване на вражески цели на значително разстояние от фронтовата линия на въоръжената борба на воюващите армии непрекъснато се увеличават. Такива обекти включват центрове за управление, комуникационни центрове от всякакъв тип, най-важните центрове за енергийни доставки, промишлено производство, концентрации на войски, военно оборудване и основни складове за различни доставки. За да се нанесат морални щети на населението на страната и да се намалят нейните трудови ресурси, се смяташе за възможно да се ударят големи вражески селища.

Един от първите опити за създаване на средства за доставяне на боен снаряд дълбоко зад вражеските линии (според концепциите от онова време) беше създаването в Германия по време на Първата световна война на оръжия с ултра-далечен обсег, предназначени да стрелят по цели, разположени на на разстояние 200-250 км от оръдието.

Уникалният опит от използването на това оръжие показа, че ефективността на такава система за хвърляне е изключително ниска. За да се достави до целта снаряд с тегло 7 килограма, беше необходимо да се създаде оръжие с тегло 350 тона, което има ниска скорост на огън и има много ниска живучест поради изключително високото натоварване на цевта при изстрел.

В допълнение, кръговото отклонение на снаряда от точката на прицелване, равно на 2 км, беше толкова голямо, че той действително можеше да стреля по районни цели като голям град, като Париж. Това показа, че при такива параметри на дисперсията повишаване на ефективността до приемливо ниво може да се постигне само чрез рязко увеличаване (стотици пъти) на масата на бойната глава. Тоест, беше невъзможно да се постигне успех по пътя на използването на барелни системи за доставяне на такъв заряд до целта.

Развитието на авиацията през първите две десетилетия на 20-ти век може да подскаже, че използването на самолети ще реши проблема. Още в края на Първата световна война всички големи воюващи страни създават бомбардировачи, способни да доставят до един тон или повече бомбен товар в диапазон от 300-350 км (Fridrichshafen G-IV, Gotha G-V в Германия), (Handley Страница H-12, Хендли Страница H-15 в Англия), (Иля Муромец в Русия), (Мартин MB в САЩ). Вярно е, че по време на Първата световна война практически нито едно въздушно нападение не е извършено върху дълбоки тилови вражески цели, с изключение на няколко бомбени атаки, извършени от германски дирижабли. Но натрупаният опит от използването на авиацията за нападение на вражеските сухопътни сили на фронтовата линия и в близост до военните тилови райони, тенденцията в развитието на авиацията (увеличаване на обхвата на полета, скоростта, товароносимост, развитие на авиационни оръжия) направи възможно създаването на теории на въздушните войни, основателите на които доказаха, че в такива войни почти само авиацията може да потисне съпротивата на врага, да причини непоправими щети на икономиката на врага и да деморализира населението. Но авторите на тези теории не са взели предвид бойните възможности на разработването на системи за противовъздушна отбрана, изградени върху използването на съвременни изтребители, противовъздушна артилерия, ранно откриване на атакуващи вражески самолети, комуникационно и контролно оборудване. Развитието на противовъздушната отбрана направи възможно маневрирането дори с ограничени сили, осигурявайки локално противодействие в отбранителните средства.

Разбирането на това доведе до факта, че в страни с развита научно-техническа база (САЩ, СССР, Германия) възникна идеята за създаване на бойни роботизирани самолети, които съчетават възможностите на самолетите за постигане на отдалечени цели, имащи значителен полезен товар на борда с повишаване на надеждността на задачата със сравними разходи за материални ресурси за създаване и производство на тези устройства, или чрез масовото им използване в сравнително евтин вариант, или чрез увеличаване на тяхната неуязвимост при летене по такива траектории и с такава скорост, което направи те са недостъпни за системите за противовъздушна отбрана от онова време. Най-голям успех в реализирането на тази идея постигнаха немски учени и инженери. Това до голяма степен се обяснява с факта, че в европейските страни, които бяха победители в Първата световна война (Англия, Франция, Италия), в САЩ и СССР, голямо влияние беше дадено на развитието на доказаната военна авиация. А в Германия Версайският мирен договор забрани притежаването и разработването на такива самолети и усилията на учените бяха насочени към създаване на неконвенционални средства за нападение, инструмент за потискане на задни цели, които не подлежат на ограниченията на мирния договор. Такова средство се оказаха безпилотната крилата ракета Фау-1 (FZG-76) и балистичната ракета Фау-2 (А4).

В Германия, която до голяма степен е запазила своя научен и технически потенциал и в средата на 30-те години получи икономическа възможност за създаване на нови оръжейни системи, беше възможно да се създаде значително по-мощно и по-ефективно безпилотно балистично превозно средство, отколкото в други страни и дизайн единици наземно оборудване, организира масовото му производство, както и производството на единици наземно оборудване, тества цялата бойна ракетна система, намира, създава и тества организационни и оперативни принципи на приложение.

Създаването на безпилотни летателни апарати като самолети-снаряди Фау-1 и управляеми балистични ракети Фау-2 и използването на опита от тяхната експлоатация и бойна употреба рязко засилиха работата по подобни системи за въоръжени бойни действия, провеждани в различни страни по света, особено в в СССР и САЩ.

Инсталирането на система за управление на борда на балистична ракета позволи да се повиши точността на стрелбата на ракетата по малки цели и да се направи конкурентна по ефективност с всяка ракетна система.

В Съветския съюз през март 1946 г., на първата следвоенна сесия на Върховния съвет на СССР, сред другите приоритетни задачи за развитието на страната беше посочена задачата да се осигури работа по развитието на реактивната техника. През 1946 г. с постановление на Централния комитет на КПСС и Съвета на министрите на СССР беше взето решение за създаване на нови и развитие на съществуващи научноизследователски, развойни и изпитателни организации, дейността на които трябва да бъде насочена към създаване на ракети на различни класове и цели, предимно балистични ракети с голям обсег, наземно оборудване, осигуряващо тяхната подготовка, изстрелване, управление на полета и измерване на параметрите на полета.

В началото на 50-те години Съветският съюз достигна челните позиции в разработването и използването на мощни ракети. Това позволи на човечеството през 1957 г. да направи първата стъпка в практическото изследване на космоса - да изстреля изкуствен спътник на Земята, а след това през 1961 г. и първия космонавт.

С по-нататъшното развитие на ракетната технология създателите му решиха два проблема:

Усъвършенстване на ракетите като средство за въоръжена война, повишаване на тяхната неуязвимост от влиянието на противника и увеличаване на бойната мощ на ракетите. Решението на този проблем винаги е било свързано с желанието да се намалят размерите на ракетата, като същевременно се запази или дори увеличи мощността на бойната глава и нейната ефективност. Това от своя страна би позволило или да се увеличат защитните свойства на силозните пускови установки, чието увеличаване на размера не е разрешено от международните споразумения, или да се създадат мобилни ракетни системи от различни видове с приемливи размери. По правило ракетите, които отговарят на тези изисквания, се създават с твърдо гориво;

Увеличаване на възможностите на ракетите като средство за изследване на близкия и дълбокия космос. И по този път в началния период имаше постоянна тенденция за увеличаване на размера на ракетите, тъй като задачите, които бяха и се поставят пред ракетната технология, изискват възможност за изстрелване на по-тежки обекти.

На първия етап от това развитие почти всички проблеми на изследването на космоса бяха решени чрез използване на бойни ракети и техните степени като средство за изстрелване на космически обекти. Впоследствие бяха създадени специални носители на космически кораби за решаване на проблемите на изследването на космоса.

Ракетите от среден и тежък клас, използвани за тази цел, са оборудвани предимно с течни ракетни двигатели. И в момента само много малка част от задачите за изследване на космоса могат да бъдат решени с помощта на етапите на съвременните бойни ракети (ракети с двойна технология). Тоест все повече се забелязва известна диференциация на бойните ракети и ракети, носещи космически обекти.

1.2. Теорията за телата с променлива маса е в основата на космонавтиката.

Развитие на космонавтиката и практическата ракетна техника.

Създаването на теорията и практиката за използване на ракети се основава на основните принципи на механиката на тела с променлива маса. Механика на тела с променлива маса - наука на 20 век. Съвременната ракетна технология поставя нови и нови предизвикателства пред този сравнително наскоро възникнал клон на теоретичната механика.

Ракетите от различни типове, ракетите и торпедата вече са усвоени от индустрията в почти всички страни по света. Всички ракети са тела, чиято маса се променя значително по време на движение. Като цяло случаи на движение на тела, чиято маса се променя с времето, могат да се видят в много природни явления. Например, масата на падащ метеорит, движещ се в атмосферата, намалява поради факта, че метеоритните частици се откъсват поради съпротивление на въздуха или изгарят.

Основният закон на динамиката на точка с променлива маса е открит от руския учен, професор от Санкт Петербургския политехнически институт И. В. Мещерски през 1897 г. Показано е, че има два фактора, които отличават уравненията на движение на точка с променлива маса от уравненията на Нютон: променливостта на масата и хипотезата за разделяне на частици, които определят допълнителната или реактивна сила, която създава движението на точката.

Законът за движение на точка с променлива маса гласи: „За всеки момент от време произведението от масата на излъчващия център и неговото ускорение е равно на геометричната сума на резултантните външни сили, приложени към него, и реактивната сила. ”

d(m×V)/dt = F + R

Основното уравнение на движението на точка с променлива маса, получено от I.V. Meshchersky, позволи да се установят количествени закони за различни задачи. Една от съществените хипотези, залегнали в основата на метода на Мещерски, е хипотезата за късо действие (контактно действие на тялото и хвърлените частици). Предполага се, че в момента, в който частицата се отдели от тялото, възниква явление, подобно на удар, частицата получава относителна скорост V 2 за много кратък период от време и по-нататъшното взаимодействие между частицата и основното тяло спира.

Важен принос в механиката на променливата маса е направен от руския учен К. Е. Циолковски. През 1903 г. той публикува работата „Изследване на световните пространства с реактивни инструменти“, в която подробно разглежда редица интересни случаи на праволинейно движение на тела с променлива маса (ракети). Най-простият проблем, разрешен в изследванията на Циолковски, се отнася до самия принцип на реактивното задвижване. Изследвайки движението на точка в среда без външни сили, Циолковски показа, че при достатъчно висока скорост на изхвърляне на частиците и съотношението на началната маса на точката към крайната маса могат да се получат много високи (космически) скорости.

В механиката на телата с променлива маса Циолковски излезе с идеята за изследване на такива движения на точка с променлива маса, когато през определени интервали от време масата на точката се променя непрекъснато, а в някои моменти от време - рязко. Това направи възможно изграждането на теорията за многостепенните ракети.

Космонавтиката като наука, а след това и като практически отрасъл се формира в средата на 20 век. Но това беше предшествано от завладяваща история на раждането и развитието на идеята за полет в космоса, която започна с фантазията и едва тогава се появиха първите теоретични разработки и експерименти. Така първоначално в човешките мечти полетът в открития космос се е извършвал с помощта на приказни средства или природни сили (торнадо, урагани). По-близо до 20-ти век техническите средства вече присъстват за тези цели в описанията на писателите на научна фантастика - балони, свръхмощни оръдия и накрая ракетни двигатели и самите ракети. Повече от едно поколение млади романтици израснаха върху произведенията на Дж. Верн, Г. Уелс, А. Толстой, А. Казанцев, основата на които беше описание на пътуването в космоса.

Всичко, описано от писателите на научна фантастика, вълнува умовете на учените. Така К. Е. Циолковски каза: „Първо неизбежно идват мисълта, фантазията и приказката, а след тях идва точното изчисление.“

Публикация в началото на 20-ти век на теоретичните трудове на пионерите на астронавтиката К. Е. Циолковски, Ф. А. Цандер, Ю. В. Кондратюк, бр. 2 стр. 174 фиг. 9, G. Hanswindt, R. Hainault Peltry, G. Oberta vol. 2 стр. 175, В. Гомана до известна степен организира полет на фантазията, но в същото време оживява нови направления в науката - появяват се опити да се определи какво може да даде астронавтиката на обществото и как тя му влияе.

Един от пионерите на ракетно-космическата технология е Робърт Ено Пелтери, френски учен, инженер и изобретател.

Той идва в астронавтиката, след като се интересува от авиационни технологии. Той беше един от първите, които обърнаха внимание на възможността за използване на атомната енергия в космическите технологии.

През 1912-1913 г. Робърт Годард в САЩ разработва теорията за ракетното задвижване. Годард изведе диференциалното уравнение на движението на ракетата и разработи приблизителен метод за решаването му, определи минималната стартова маса за повдигане на един фунт полезен товар на различни височини и получи стойността на ефективността на ракетата. Показана им е възможността за изстрелване на многостепенна ракета и са определени ползите от нейното използване. От 1915 г. той се занимава със стендови експерименти с ракети с твърдо гориво. През 1920 г. във Вашингтон е публикуван фундаменталният труд на Годард „Методът за постигане на върховни висоти“. Тази работа е една от класическите в историята на ракетната и космическа техника.

През 1921 г. Годард започва да провежда експериментални изследвания с течни ракетни двигатели, използващи течен кислород като окислител и въглеводороди като гориво. Първото изстрелване на ракетен двигател с течно гориво на щанда се състоя през март 1922 г. Първият успешен полет на ракета с ракетен двигател, създаден от Goddard, се случи на 16 март 1926 г. 2 стр. 189 фиг. 26, ракета с тегло 4,2 kg достигна височина 12,5 m и прелетя 56 m.

Трябва да се каже, че идеята за свързване на космическата и земната посока на човешката дейност принадлежи на основателя на теоретичната космонавтика К. Е. Циолковски. Когато един учен каза: „Планетата е люлката на разума, но не можете да живеете вечно в люлка“, той не предложи алтернативи - нито Земята, нито космоса. Циолковски никога не е смятал излизането в космоса за следствие от някаква безнадеждност на живота на Земята. Напротив, той говори за рационалното преобразуване на природата на нашата планета със силата на разума. Хората, твърди ученият, „ще променят повърхността на Земята, нейните океани, атмосфера, растения и себе си. Те ще контролират климата и ще властват в Слънчевата система, както и на самата Земя, която ще остане обиталище на човечеството за неопределено дълго време.

В областта на теоретичното развитие на въпросите на космонавтиката и междупланетните пътувания работи талантливият изследовател Ю. В. Кондратюк, който независимо от К. Е. Циолковски в своите трудове „На тези, които ще четат, за да строят“ (1919 г.) и „. завладяването на междупланетните пространства” (1929) получава основните уравнения на движението на ракетата. В редица разпоредби, обсъдени в неговите трудове, основните положения, изложени в трудовете на Циолковски, бяха допълнени. Например Кондратюк предложи при полет до Луната да изведе космическа система в орбита на изкуствен спътник, а след това излитащо и кацащо превозно средство и да го насочи към Луната. Показана е енергийната ефективност на подобно изстрелване на полезен товар, насочен към Луната.

Друг основен представител на руската школа в астронавтиката е Ф. А. Цандер. Книгата „Проблеми на полета с реактивни превозни средства“, публикувана през 1932 г., съдържа материали за дизайна на ракети, теорията на ракетния полет и предложения за използването на определени метали и сплави като горива за ракетни двигатели.

През 1921 г. по инициатива и под ръководството на Н. И. Тихомиров е създадена Газодинамическа лаборатория (ГДЛ) като част от Военноизследователския комитет към Революционния военен съвет на РСФСР, който се занимава с разработването на ракети с балистични прахове. . Въз основа на тези разработки бяха създадени, успешно тествани и приети от Червената армия системи за залпов огън, които изиграха значителна роля в битките при Халхин Гол и във Великата отечествена война.

През май 1929 г. в GDL по инициатива на В. П. Глушко е създаден отдел, в който през 1930-31 г. са разработени течни реактивни двигатели ORM-1 и ORM-2 (експериментални реактивни двигатели).

Като горивни компоненти в двигателите са използвани азотен оксид (окислител) и толуен или смес от бензин и толуен (гориво). Двигателите развиват тяга до 20 кг. Въз основа на резултатите от тестовете през 1931-32 г. е създадена и тествана серия ракетни двигатели с течно гориво до ORM-52 с тяга 250-300 kg.

През 1931 г. в Москва и Ленинград към Осовяхим са създадени групи за изучаване на реактивното задвижване (Мос ГИРД и Ленинград), които обединяват на доброволни начала ентусиасти от ракетната наука.

Ф. А. Цандер, С. П. Королев, Ю. А. Победоносцев, М. К. Тихонравов и др.

В МосГИРД, под ръководството на С. П. Королев, по проект на М. К. Тихонравов е създадена първата ракета ГИРД-09 с двигател с тяга 25-33 кг, чийто двигател работи с хибридно гориво желеобразен бензин и газообразен кислород. стр. 10 фиг. 2. Ракетата е тествана през август 1933 г. През ноември същата година под ръководството на С. П. Королев е създадена ракетата GIRD-X, работеща с течно гориво, алкохол и течен кислород. Ракетният двигател развива тяга до 65 kg. Ракетата е създадена по проект на Ф. А. Цандер.

През 1933 г. на базата на GDL и Mos GIRD в системата на Народния комисариат на отбраната е създаден Ракетният изследователски институт на Червената армия (RNII RKKA), който няколко месеца по-късно е прехвърлен в индустрията. Редица двигатели с течно гориво (от ORM-53 до ORM-102) са създадени в института през 1934-38 г., а ORM-65, създаден през 1936 г., развива тяга до 175 kg и е най-модерният двигател от онова време .

През 1939 г. по инициатива на В. П. Глушко и под негово ръководство е създадено Експериментално конструкторско бюро за ракетни двигатели с течно гориво (ОКБ-ГДЛ), където през 40-те години е разработено семейство авиационни ракетни двигатели с течно гориво, които обслужват. като прототипи за разработване на мощни ракетни двигатели.

В СССР непосредствено след Втората световна война практическата работа по космическите програми е свързана с имената на С. П. Королев и М. К. Тихонравов. В началото на 1945 г. М. К. Тихонравов организира група от специалисти от RNII за разработване на проект за пилотиран ракетен апарат за голяма надморска височина (кабина с двама космонавти) за изследване на горните слоеве на атмосферата. Беше решено проектът да се създаде на базата на едностепенна течна ракета, предназначена за вертикален полет на височина до 200 км (проект VR-190). Проектът включваше решаване на следните проблеми:

Изследване на условията на безтегловност по време на краткотраен полет на човек в кабина под налягане;

Изследване на движението на центъра на масата на кабината и движението му около центъра на масата след отделяне от ракетата-носител;

Получаване на данни за горните слоеве на атмосферата;

Проверка на функционалността на системите (отделяне, спускане, стабилизация, кацане и др.), включени в проекта на височинната кабина.

Проектът VR-190 беше първият, който предложи решения, намерили приложение в съвременните космически кораби:

Система за спускане с парашут, спирачен ракетен двигател с меко кацане, система за разделяне с помощта на пироботове;

Електрически контактен прът за предварително запалване на двигателя за меко кацане, херметизирана кабина без изхвърляне с животоподдържаща система;

Система за стабилизиране на кабината извън плътните слоеве на атмосферата с помощта на дюзи с ниска тяга.

Като цяло проектът VR-190 беше комплекс от нови технически решения и концепции, потвърдени от напредъка в развитието на местната и чуждестранна ракетна и космическа техника. През 1946 г. материалите по проекта VR-190 са докладвани от Тихонравов на И.В. От 1947 г. Тихонравов и неговата група работят върху идеята за ракетен полет и в края на четиридесетте и началото на петдесетте години показаха възможността за постигане на първата космическа скорост и изстрелване на изкуствени спътници с помощта на ракетна база, разработвана в СССР. През 1950-53 г. усилията на членовете на групата на М. К. Тихонравов са насочени към изучаване на проблема за създаването на композитни ракети и изкуствени спътници.

В доклад до правителството през 1954 г. относно възможността за разработване на сателити С. П. Королев пише: „По ваше указание представям меморандум на другаря. Тихонравова М.К. „За изкуствения спътник на Земята“. В доклад за научната дейност за 1954 г. С. П. Королев отбелязва: „Ние считаме за възможно да извършим предварителна разработка на проекта на самия сателит, като вземем предвид продължаващата работа (работата на М. К. Тихонравов е особено забележителна). ”

Започна работа по подготовката за изстрелването на първия спътник PS-1. Създаден е първият Съвет на главните конструктори, ръководен от С. П. Королев, който впоследствие ръководи космическата програма на СССР, която става лидер в изследването на космоса. Създаден под ръководството на С. П. Королев, ОКБ-1-ЦКБЕМ-НПО "Енергия" се превърна в център на космическата наука и индустрия в СССР от началото на 50-те години на миналия век. Космонавтиката е уникална с това, че много неща, предсказани първо от писатели на научна фантастика, а след това и от учени, наистина се сбъднаха с космическа скорост. Изминаха малко повече от 40 години от изстрелването на първия изкуствен спътник на Земята, 4 октомври 1957 г. 37 фиг. 8, а историята на космонавтиката вече съдържа редица забележителни постижения, постигнати първоначално от СССР и САЩ, а след това и от други космически сили.

Вече много хиляди сателити летят в орбита около Земята, апаратите са достигнали Луната, Венера, Марс; научно оборудване беше изпратено до Юпитер, Меркурий, Сатурн, за да се получат знания за тези далечни планети от Слънчевата система.

От момента на изстрелването на първия космонавт А. Гагарин на космическия кораб "Восток", след изстрелванията на космическия кораб стр.38 фиг. 9 "Салют", "Мир", СССР за дълго време стана водеща страна в света в пилотираните космически полети. Мащабни космически системи в интерес на широк спектър от задачи (включително социално-икономически и научни), интеграция на космическите индустрии на различни страни.

Първите мощни ракетни двигатели с течно гориво (създадени под ръководството на V.P. Glushko), внедряването на нови научни идеи и схеми, които практически елиминираха загубите при задвижването на TPU, избутаха руското двигателостроене в челните редици на космическите технологии. Развитие на термохидродинамиката, теория на топлообмена и якостта, металургия на материалите, химия на горивата, измервателна техника, вакуумна и плазмена техника.

Проектиране на сложни космически системи, изграждане на космодрум, високоточни и надеждни системи за управление на дистанционни метеорологични обекти, сателитна геодезия, създаване на информационно пространство.

Борбата срещу замърсяването на космоса е в ход.

Ефективността на средствата за въоръжени бойни действия се увеличава 1,5-2 пъти.

През 20-те години на ХХ век в Германия се извършва практическа работа по създаването на двигатели с течно гориво и се разработват проекти за балистични ракети. В работата участват видни немски учени и инженери Г. Оберт, Р. Небел, В. Ридел, К. Ридел. Херман Оберт работи върху създаването на ракети. Още през 1917 г. той създава проект за бойна ракета, използваща течно гориво (алкохол и течен кислород), която трябва да носи боен заряд на разстояние от няколкостотин километра. През 1923 г. Оберт пише дисертацията си „Ракетата в междупланетното пространство“. Идеите на Г. Оберт бяха доразвити в книгата „Начини на космически полети“ (1929 г.), в която се обсъждаше по-специално възможността за използване на енергията на слънчевата радиация по време на междупланетни полети.

През 1957 г. е публикувана книгата на Оберт „Мъже в космоса“, където той отново се връща към използването на енергията на слънчевата радиация с помощта на огледала, разположени в космоса.

Oberth е разработил няколко проекта за космически ракети с двигатели с течно гориво, предлагащи алкохол, въглеводороди, течен водород като гориво и течен кислород като окислител.

Р. Небел работи върху проект за ракета, изстрелвана по наземни цели от самолет.

В. Ридел провежда експериментални изследвания на ракетни двигатели. През 1927 г. е създаден в Бреслау. Общество за междупланетни комуникации, чиито членове създадоха и тестваха ракетна количка в Руселхайм.

В края на 20-те години, за провеждане на експериментална работа, насочена към създаване на ракети с двигатели с течно гориво, в отдела по балистика и боеприпаси на оръжейния отдел на крайцера е създадена група за изследване на течни ракетни двигатели под ръководството на В. Дорнбергер. . През 1932 г. в Кюнелсдорф край Берлин в специално организирана експериментална лаборатория започва разработката на двигатели с течно гориво за балистични ракети.

В тази лаборатория Wierner von Braun става водещ дизайнер. През 1933 г. група инженери, ръководени от Дорнбергер и Браун, проектират балистична ракета с течно-ракетен двигател А-1 с изстрелващо тегло 150 кг, дължина 1,4 м, диаметър 0,3 м. Двигателят развива тяга 295 кг . Въпреки че дизайнът е неуспешен, неговата подобрена версия A-2, създадена на базата на A-1, е успешно пусната на вода през декември 1934 г. на остров Боркум (Северно море). Ракетата достигна височина от 2,2 км.

През 1936 г., с пълната подкрепа на командването на Райхсвера, групата Дорбергер-Браун започва разработването на балистична ракета с прогнозен обсег от 275 км и тегло на бойната глава от 1 тон. В същото време беше взето решение за изграждане на ракетен изследователски център Пенемюнде на остров Узедом в Балтийско море, състоящ се от две части. Peenemünde-West за тестване на нови видове оръжия за военновъздушните сили и Peenemünde-Ost, където се работи върху ракета за сухопътните сили.

След неуспешни изстрелвания на ракетата А-3 започна работа по ракета А-4 с ракетен двигател с течно гориво, който имаше следните тактико-технически характеристики: стартова маса 12 тона, дължина 14 м, диаметър на тялото 1,6 м, стабилизатор размах 3,5 м, тяга на двигателя към Земята 25 тона, обхват на полета около 300 км. Кръговото отклонение на ракетата трябва да бъде в рамките на 0,002 - 0,003 км. Бойната глава е имала експлозивен заряд от 1 тон.

Първото експериментално изстрелване на ракетата А-4 се състоя на 13 юни 1942 г. и завърши с неуспех; ракетата падна 1,5 минути след изстрелването. На 3 октомври 1942 г. ракетата прелетя 190 км, достигайки височина от 96 км и се отклони. от изчисленото място за кацане на 4 км.

Между септември 1944 г. и март 1945 г. командването на германските въоръжени сили изпрати около 5,8 хиляди ракети V-2 за бойни ракетни части. Почти 1,5 хиляди ракети не достигнаха пусковите установки. Към Англия и Белгия са изстреляни около 4,3 хиляди ракети. От тях 15% са постигнали целта. Този нисък процент на успешни изстрелвания се обяснява с конструктивните недостатъци на V-2. Въпреки това беше натрупан опит в използването на ракетни оръжия с голям обсег, които веднага бяха използвани в САЩ и СССР.

1.3. Формиране на пазара на космически услуги и развитие на космическите технологии на съвременния етап

Ако в първия период на бързото развитие на ракетната технология решаването на проблемите в космоса се извършва на всяка цена, за решаването на всеки нов проблем се разработва нова, обикновено по-модерна ракета, то вече в края на 60-те години въпросът за беше повишена икономическата ефективност на ракетната техника.

С нарастването на практическата му ефективност нараства и въздействието му в различни области на човешката дейност в Космоса. В напредналите страни интересът към използването на неговите резултати започна да се появява в повечето страни по света. Възникна въпросът за използването на ракети-носители и космически кораби на страни, които имат тази технология на лизинг, или за създаването и развитието на собствени космически технологии. Първият път доведе до създаването на пазар за космически услуги. Въпреки това, поради високите разходи за наемане на космически комуникационни линии, метеорологични, навигационни и други космически системи, в много страни беше повдигнат въпросът за създаването на собствени ракети-носители и космически кораби.

Но често отделни дори големи държави нямаха достатъчно собствени ресурси за тези цели, така че започнаха да се създават международни космически асоциации за изпълнение на големи космически проекти, например Европейската космическа агенция и редица други.

От края на седемдесетте години пазарът на космически услуги е устройство и интензивно развиващ се сектор на световната икономическа система. Това се дължи на нарастващото търсене на услуги, които се предоставят на търговска основа с помощта на ракетни и космически системи: телекомуникации, продукти и услуги за дистанционно наблюдение на земната повърхност, изстрелване на самолети в космоса, геодезически и навигационни услуги и др. политическите промени доведоха до отслабване на държавното регулиране в развитието на частната инициатива в областта на космическите дейности. В резултат на създаването на обещаващи технологии и разработването на ракети-носители и космически кораби се откриха нови възможности за изследване на космоса на търговска основа.

Съвременните междуконтинентални ракети, способни да транспортират ядрени заряди, и ракети-носители, които изстрелват космически кораби в ниска околоземна орбита, водят началото си от епохата на изобретяването на барута в Средното кралство и използването му за наслада на очите на императорите с цветни фойерверки. Никой никога няма да разбере коя е била първата ракета и кой е създателят на ракетата, но е документиран фактът, че тя има формата на тръба с един отворен край, от която изтича струя от запалим състав.

Популярният предсказател и писател на научна фантастика Жул Верн описа най-подробно в романа „От пистолет до Луната“ дизайна на ракета, способна да преодолее гравитацията, и дори надеждно посочи масата на космическия кораб „Аполо“, който беше първият за достигане на орбитата на земния спътник.

Но сериозно, създаването на първата ракета в света се свързва с руския гений К.Е. Циолковски, който разработва дизайна на това невероятно устройство през 1903 г. Малко по-късно, през 1926 г., американецът Робърт Годард успя да създаде пълноценен ракетен двигател, използващ течно гориво (смес от бензин и кислород) и изстреля ракета.

Това събитие едва ли може да послужи като отговор на въпроса: „Кога е създадена първата ракета?“, просто поради факта, че тогава постигнатата височина е само 12 метра. Но това беше несъмнен пробив, осигуряващ развитието на космонавтиката и военните технологии.

Първата вътрешна ракета, достигнала височина от 5 км през 1936 г., е разработена като част от експерименти за създаване на противовъздушни оръдия. Както знаете, изпълнението на този конкретен проект с кодово име GIRD реши съдбата на Великата отечествена война, когато ракетите "Катюша" хвърлиха германските нашественици в паника.

Вече дори малки деца знаят кой е изобретил ракетата, която изпрати първия изкуствен спътник на Земята в космоса през 1957 г. Това е съветският дизайнер С.П. Королев, с когото са свързани най-забележителните постижения на космонавтиката.

Доскоро нямаше фундаментални открития в ракетната област. И така 2004 г. стана известна като годината на създаването и тестването на парни ракети (известни още като „система с външно горене“), които не са подходящи за преодоляване на земната гравитация, но могат да бъдат успешни за междупланетен транспорт на товари.

Следващият пробив в ракетната индустрия се случи, както обикновено, във военната индустрия. През 2012 г. американски инженери обявиха, че са създали първата лична куршумна ракета, която по време на стендови тестове показа невероятни резултати в точността на удара (20 см отклонение на километър разстояние срещу 10 метра на конвенционален куршум). С дължина от около 10 см, този боеприпас от ново поколение е оборудван с оптичен сензор и 8-битов процесор. По време на полет такъв куршум не се върти и траекторията му прилича на малка крилата ракета.

Дълбочината на звездното небе все още привлича хората и бих искал следващите постижения в областта на ракетните двигатели и балистиката да бъдат свързани само с научен и практически интерес, а не с военна конфронтация.

Изследователски проект

„Ракетна наука:

минало, настояще, бъдеще"

Научен ръководител: Дария Владимировна

1. Въведение. 3

2. Историята на произхода на ракетната наука. 4

3. Първи стъпки в космоса. 7

4. Съвременни постижения в космонавтиката. 14

5. Имитация на изстрелване на ракета у дома. 16

6. Заключение. 17

7. Списък на използваната литература: 18

Въведение

Разберете как започна ракетната наука;

Изследвайте първите стъпки в космоса,

Научете за съвременните постижения в космонавтиката,

Симулирайте изстрелване на ракета у дома.

Историята на произхода на ракетната наука

В края на 9-ти век китайците изобретяват барута, който първоначално използват за направата на петарди, които прикрепят към върховете на стрелите и изстрелват към враговете си. Експлозиите изплашиха конете и предизвикаха паника. Много скоро китайските оръжейници забелязаха, че крехките петарди летят сами: така беше открит принципът на изстрелване на ракета. Скоро барутът започна да се използва широко във военните дела, гранати, оръдия и пушки. Военните стратези се довериха повече на оръдия за директен огън, отколкото на неуправляеми ракети, но въздушните снаряди се оказаха ефективни при поразяване на големи цели. Именно изобретяването на барута стана основата за появата на истински ракети. Ракетите започнаха да се подобряват. С течение на времето различни учени изчисляват колко барут е необходим за изстрелване на ракета до Луната. И тъй като от древни времена човекът мечтаеше да се откъсне от Земята и да достигне до други светове, стигнахме дотам, че започнахме да изобретяваме космическа ракета. Още преди 400 години е доказана възможността за космически полети, но до средата на 20-ти век космическите полети са били само в умовете на учени и писатели на научна фантастика. И само двама дизайнери С. Королев и В. фон Браун превърнаха мечтата в реалност.

През 1931 г. е създадена група за изследване на реактивното задвижване, ръководена от Сергей Павлович Королев. Ученият веднага насочи вниманието си към създаването на крилати ракети. 17 август 1933 г Ракета с хибридно гориво, GIRD-09, излетя в небето, ракетата се издигна над 400 метра, а няколко месеца по-късно беше изстреляна първата ракета, използваща течно реактивно гориво, GIRD-X. Скоро се появиха две устройства, които бяха успешно тествани: RNII-212 и RNII-217. Изследването на реактивното задвижване представляваше интерес не само за съветските учени. Подобна работа е извършена в Германия. През 1933г В Германия се състоя първото изстрелване на ракета на немския учен фон Браун - А-1.

Дизайнът на тази ракета се оказа нестабилен, което беше взето предвид при създаването на нова ракета: A-2. В края на 1934 г. две ракети от този тип са изстреляни успешно от полигона. И двете ракети имаха реактивен двигател с течно гориво (LPRE). Още през 1936 г. е създадена ракетата A-3, след което командването на нацистка Германия дава зелена светлина за развитието на ракетната програма и на следващата година започват тестовете на A-3. Ракетата, за разлика от своите предшественици, тежеше повече и имаше газови кормила, което позволяваше да се изстреля вертикално от стартовата площадка. Тестовете обаче завършват с неуспех и фон Браун започва работа по A-5.

След като изстреляха успешно A-5, дизайнерите преминаха към работа върху голямата ракета A-4, която по време на войната стана известна като V-2. Ракетата с тегло 13 тона и височина 14 метра поразява цели на разстояние до 300 км, покривайки ги за 5 минути, по-късно ракетата служи за модел на всички следвоенни ракети. След капитулацията на Германия германските учени продължиха да работят върху подобряването на ракетната технология. Фон Браун се предава на американците и става един от водещите експерти в американската космическа програма.

СССР и САЩ започнаха надпревара за притежание на германски ракетни тайни. Американците, заедно с фон Браун, получават не само документация, но и заводите, където се произвежда V-2. Няколко месеца по-късно обаче тази територия премина към СССР и там незабавно пристигна група учени, ръководени от Корольов. Ракетните учени бяха натоварени със задачата да възпроизведат ракетата А-4. През 1948г

Корольов успешно тества ракетата R-1, леко модернизирано копие на V-2. По-късно, през 1953 г., дизайнерите са изправени пред задачата да създадат ракета, способна да достави отделяща се бойна глава с тегло 5 тона на разстояние до 8 хиляди километра. S.P. Королев реши да се откаже от немското наследство; той трябваше да разработи напълно нова ракета, която все още не съществуваше. Въпреки факта, че новата военна поръчка е предназначена за нов тип ядрено оръжие, Королев има възможност да създаде ракета, която може да изстреля кораб в космоса. Тъй като двигателят, който може да изведе такъв товар в орбита, не съществува дори в проектите, Королев предлага революционен дизайн на ракета. Състоеше се от четири блока от първия етап и един блок от втория, свързани паралелно. Тази система беше наречена „пакет“. Освен това двигателите започнаха да работят от земята. На 15 май 1957 г. се състоя първото изстрелване на нова ракета, която беше наречена R-7. Успехът и, като следствие, надеждността на дизайна и много високата мощност за балистична ракета направиха възможно използването на R-7 като ракета-носител. Ракетите носители отвориха космическата ера за човека.

Първи стъпки в космоса

Корольов правеше ракети за военните, но мечтаеше да започне изследване на космоса с тяхна помощ. През пролетта на 1954 г. той, заедно с академик М. В. Келдиш и група учени от Академията на науките, определят кръга от проблеми, които трябва да решават изкуствените спътници на Земята. Королев се обърна към правителството с молба да разреши използването на нова ракета за изстрелване на космически спътник. Хрушчов се съгласи и в началото на 1956 г. беше приета резолюция за създаване на изкуствен спътник на Земята с тегло 1000-1400 кг с оборудване за научни изследвания с тегло 200-300 кг. Учените започнаха работа върху два спътника едновременно. Първият така наречен "обект-D" тежеше повече от 1,3 тона и носеше 12 научни инструмента на борда. В допълнение, той беше оборудван със слънчеви панели, които захранваха радиопредавателя Mayak и магнетофон за запис на телеметрия в тези части на орбитата, които са недостъпни за наземни станции за проследяване. Преди старта обаче той се развали. За да се предотврати прегряването на космическия кораб на слънце, вътре в сателита е разработена система за газова терморегулация. Освен това е изобретена оригинална система за охлаждане. По този начин „обектът-D“, който трябваше да отвори космическата ера, имаше всички системи на съвременния космически кораб. Това беше пълноценна станция за космически изследвания.

Вторият сателит беше биологичен. Това беше обтекателят на главата на R-7, вътре в който учените поставиха кабина под налягане за животното и контейнери с научно и измервателно оборудване. Сателитът имаше маса над половин тон и трябваше да излезе в орбита след „обект-D“. Целта на неговото изстрелване на топката е съвсем проста - да докаже, че живо същество е способно да лети в космоса и да остане живо.

Но първият, който излетя в космоса, не беше сателит, натоварен с научно оборудване, а малка метална топка, оборудвана с обикновен радиопредавател. Това устройство беше наречено „най-простият сателит“ или PS. Метална топка с диаметър малко над половин метър, състояща се от две полусфери, закрепени с 36 болта, имаше маса от само 83 кг.

На него бяха монтирани 4 антени с дължина 2,5 и 2,4 метра. Запечатаният алуминиев корпус беше пълен с азот, което трябваше да предпази устройството от прегряване. Вътре имаше и два предавателя с тегло 3,5 кг и три батерии. Излъчваните от него радиосигнали направиха възможно изследването на горните слоеве на йоносферата.

Най-простият сателит беше сглобен за рекордно кратко време. На 15 февруари 1957 г. е приета резолюция за създаването му, а на 4 октомври същата година той излиза в орбита. Сигналът "бип-бип", получен от всички радиолюбители, възвести началото на нова космическа ера. PS-1 прекара 92 дни в орбита и вече на 4 ноември, точно месец след изстрелването, PS-2 излезе в космоса с кучето Лайка на борда. Първото живо същество трябваше да оцелее в орбита една седмица, но устройството прегря и кучето бързо умря. Въпреки това основната цел беше постигната - Королев доказа възможността да лети живо същество в космоса.

Лайка беше първото живо същество, излязло в космоса, но далеч не беше първото животно, летяло с ракета. Учени от СССР и САЩ са използвали животни за изследване на претоварванията по време на полет. Американците предпочитаха да летят с маймуни, а ние с кучета, които намерихме в дворовете на Института по авиационна медицина. Учените са обучили кучета да носят специални дрехи и да ядат навлажнена храна от автоматична хранилка, тъй като е невъзможно да се лапат при нулева гравитация. Кучетата преминаха обучение, подготовка за претоварване и катапултиране.

През същата година С.П. Королев започва изследвания за създаване на пилотиран сателитен космически кораб. Ракетата носител трябваше да бъде R-7. Изчисленията показват, че той е в състояние да достави товар с тегло над 5 тона в ниска околоземна орбита.

По същото време бюрото на Королев започва работа по космическия кораб "Восток". Бяха създадени общо три типа кораби: прототипът Восток-1к, на който бяха тествани системите, разузнавателният спътник Восток-2к и Восток-3к, предназначен за човешки полети в космоса.

След приключване на работата по бъдещия космически кораб "Восток" дойде време за тестове. Пръв на сателитния кораб долетя манекенът, последван от кучетата. На 19 август 1960 г. от космодрума Байконур в космоса е изстрелян космическият кораб "Спутник 5", който е прототип на космическия кораб "Восток". Кучетата Белка и Стрелка се качиха на кораба.

Те прекараха около един ден в орбита и се върнаха благополучно на земята. Няколко месеца все още имаше опити за изстрелване на кучета в космоса, но всички бяха неуспешни и кучетата умряха. С. П. Корольов не можеше да изпрати човек в космоса, докато не се увери, че корабът е надежден и астронавтът ще се върне на Земята жив и здрав, така че изстрелванията на кучета продължиха. На 9 март 1961 г. стартира космическият кораб Спутник 9, носещ на борда си манекен, куче Чернушка, мишка и морско свинче. При връщане след навлизане в плътните слоеве на атмосферата манекенът успешно катапултирал и животните се приземили в спускаемия модул.

Звездочка беше следващата, която отиде в космоса. На 25 март космически кораб с куче и манекен на борда излезе в орбита, извърши серия от тестове и се върна на земята. Безопасността на космическия кораб беше доказана и сега Корольов със спокойно сърце даде зелена светлина за човешки полет. Едноместният космически кораб "Восток" изведе в орбита астронавт, който летеше в скафандър. Животоподдържащата система е проектирана за 10 дни полет. След приключване на изследователската програма спускаемият модул беше отделен от кораба, който достави астронавта на земята. На височина 7 км астронавтът се катапултира и кацна отделно от спускаемия модул. В спешни случаи обаче не можеше да напусне устройството. Общата маса на космическия кораб достигна 4,73 тона, дължина (без антени) 4,4 m и максимален диаметър 2,43 m. Отделенията са били механично свързани помежду си с помощта на метални ленти и пиротехнически ключалки. Корабът е оборудван със системи: автоматично и ръчно управление, автоматична ориентация към

Слънцето, ръчна ориентация спрямо Земята, поддържане на живота, предназначено да поддържа вътрешна атмосфера, близка по параметри до земната атмосфера в продължение на 10 дни, командно и логическо управление, захранване, термичен контрол и кацане.

Теглото на космическия кораб заедно с последната степен на ракетата е 6,17 тона, а общата им дължина е 7,35 m. за всички диапазони при различни скорости. Това решение позволи да се осигури приемлива маса на термична защита на устройството и да се реализира най-простата балистична схема за спускане от орбита.

В същото време изборът на схема за балистично спускане определи високите претоварвания, които трябваше да изпита човекът, работещ на борда на кораба. Спускаемият автомобил имаше два прозореца, единият от които беше разположен на входния люк, точно над главата на астронавта, а другият, оборудван със специална система за ориентация, в пода в краката му.

На 12 април 1961 г. от космодрума Байконур е изстреляна ракета носител 8k78, носеща космическия кораб "Восток". На борда на кораба беше пилотът-космонавт Юрий Гагарин, който пръв преодоля гравитацията на родната си планета и влезе в околоземна орбита. "Восток" направи един оборот около Земята, полетът продължи 108 минути. Полетът на космическия кораб "Восток" с човек на борда е резултат от усилената работа на съветски учени, инженери, лекари и специалисти в различни области на техниката. На 6 август 1961 г. корабът, наречен "Восток-2", е изстрелян с пилот-космонавт Г. С. Титов. Полетът продължи 25 часа и слизането мина добре. На кораба "Восток-2" е монтирана професионална репортажна филмова камера, модифицирана за снимане на борда. С помощта на тази камера е направена 10-минутна снимка на Земята през прозорците на кораба.

Обектите за снимане са избрани от самия астронавт, опитвайки се да получи материал, илюстриращ картините, които е наблюдавал по време на полета. Получените висококачествени кадри бяха широко показани по телевизията, публикувани в национални вестници и предизвикаха интереса на научната общност към изучаването на изображения на Земята от космоса. Следващият етап беше програмата "Восход" за излизане на човека в космоса. За целта дизайнът е променен. Двуместният "Восход-2" е оборудван с надуваема шлюзова камера, която се изстрелва обратно след използване. Извън камерата дизайнерите инсталираха филмова камера, цилиндри с подаване на въздух за надуване и подаване на кислород. За полета е разработен специален скафандър Беркут. Костюмът имаше многослойна херметична обвивка, с която се поддържаше налягане, а отвън имаше специално покритие, което предпазваше от слънчева светлина. На 18 март 1965 г. стартира "Восход-2" с космонавтите Беляев и Леонов. Час и половина след началото на полета Леонов отвори външния люк и излезе в открития космос.

Изстрелването на космически кораби бележи нова ера в изследването на космоса. През 1962 г. дизайнерите започват да проектират космическия кораб "Союз", който да лети около Луната. Едновременно със съветските учени американската космическа агенция започна да разработва лунна програма; те искаха да бъдат първите, които изследват повърхността на Луната. Луноходите са създадени за изследване на повърхността на Луната. Нови ракети-носители и космически кораби, като Аполо, създадени от учени от НАСА, за да превозват астронавти до повърхността на Луната. На 16 юли 1969 г. Аполо 11 стартира. Лунният модул кацна на Луната. Нийл Армстронг се спусна на лунната повърхност на 21 юли 1969 г., като направи първото кацане на Луната в човешката история. Космическите кораби не можеха да осигурят дълъг престой в орбита, така че учените започнаха да мислят за създаването на орбитална станция. През 1971 г. орбиталната станция "Салют" е изведена в орбита с помощта на ракетата-носител "Протон". 2 години по-късно САЩ изстреляха станцията Skylab.

Орбиталните станции (ОС) бяха предназначени за дългосрочен престой на хора в ниска околоземна орбита, за провеждане на научни изследвания в космоса, наблюдение на повърхността и атмосферата на планетата. Това, което отличаваше ОС от изкуствените спътници, беше наличието на екипаж, който периодично се сменяше с помощта на транспортни кораби. Корабите превозваха смяна на екипажа, доставки на гориво и материали за станцията, както и животоподдържащо оборудване за екипажа. Продължителността на престоя в орбиталната станция зависеше от това дали тя може да бъде презаредена и ремонтирана навреме. Ето защо при разработването на орбиталната станция от трето поколение "Салют" беше решено да се създаде товарен кораб на базата на пилотирания космически кораб "Союз", който по-късно получи името "Прогрес". По време на проектирането са използвани бордови системи и дизайнът на космическия кораб "Союз". „Прогрес“ имаше три основни отделения: запечатано товарно отделение с докинг единица, в която се помещаваха материали и оборудване, доставени на станцията, отделение за зареждане с гориво и отделение за прибори.

През 1979 г. съветските конструктори започват работа по нов тип дългосрочни орбитални станции. Над „Светът” са работили 280 организации. Базовата единица беше изстреляна в орбита на 20 февруари 1986 г. След това, в продължение на 10 години, един след друг бяха закачени още шест модула. От 1995 г. чуждестранни екипажи започнаха да посещават станцията. Също така, 15 експедиции посетиха станцията, 14 от които международни.

Станцията е прекарала 5511 дни в орбита. В края на 90-те години на миналия век започнаха множество проблеми на станцията поради постоянната повреда на различни инструменти и системи. След известно време беше взето решение да се потопи Мир. На 23 март 2001 г. станцията, която е работила три пъти по-дълго, е потопена в Тихия океан. През същата 1979 г. американски дизайнери построиха първата совалка, космическа совалка и транспортен космически кораб за многократна употреба. Совалката излита в космоса, извършва маневри в орбита като космически кораб и се връща на Земята като самолет. Беше разбрано, че совалките ще се движат като совалки между ниската околоземна орбита и Земята, доставяйки полезни товари и в двете посоки. Корабите започнаха да се използват за извеждане на товари в орбита на височина 200-500 км, провеждане на изследвания и обслужване на орбитални космически станции.