Där de kraftfullaste raketmotorerna i världen tillverkas. Rymdraket: typer, tekniska egenskaper. De första rymdraketerna och kosmonauterna Vem var den första att designa en rymdraket

Möt NPO Energomash, som nyligen gick med i United Rocket and Space Corporation of Russia. Det är här de bästa och kraftfullaste flytande raketmotorerna i världen tillverkas. De drog nästan hela det sovjetiska rymdprogrammet, och nu drar de det ryska, ukrainska, sydkoreanska och delvis även det amerikanska.

Här, i Khimki nära Moskva, utvecklades motorer för de sovjetisk-ryska Sojus- och Protonraketerna; för den ryska "Angara"; för den sovjetisk-ukrainska Zenit och Dnepr; för den sydkoreanska KSLV-1 och för den amerikanska Atlas-5-raketen. Men först till kvarn...

1. Efter att ha kontrollerat passet och medföljarens ankomst, rör vi oss från entrén till växtmuseet, eller som det heter här, "Demonstrationshallen".

3. Vladimir gav en kort men informativ rundtur i museet.

Ser du en 7 cm sprutpistol på bordet? Det är härifrån hela det sovjetiska och ryska rymden växte.
NPO Energomash utvecklades från en liten grupp raketvetenskapsentusiaster, bildad 1921, och 1929 kallad Gas Dynamic Laboratory, chefen där var Valentin Petrovich Glushko, som senare blev generaldesignern för NPO Energomash.

Skivan med en sfär i mitten är inte en modell av solsystemet, som jag trodde, utan en modell av ett elektriskt rymdskepp. Solpaneler var tänkt att placeras på skivan. I bakgrunden finns de första modellerna av flytande raketmotorer utvecklade av GDL.

Bakom 20-30-talets första koncept. verkligt arbete började med statlig finansiering. Här arbetade GDL redan tillsammans med Royal GIRD. Under krigstid utvecklades raketboosters för seriella militära flygplan vid Sharashka. De skapade en hel serie av motorer och trodde att de var en av världens ledande inom flytande motorkonstruktion.

Men hela vädret förstördes av tyskarna, som skapade den första ballistiska missilen A4, mer känd i Ryssland som V-2.

Dess motor var mer än en storleksordning överlägsen sovjetisk design (25 ton mot 900 kg), och efter kriget började ingenjörerna komma ikapp.

4. Först skapade de en komplett kopia av A4 kallad R-1, men med helt sovjetiska material. Under denna period fick våra ingenjörer fortfarande hjälp av tyskarna. Men de försökte hålla dem borta från hemlig utveckling, så vår fortsatte att arbeta på egen hand.

5. Först och främst började ingenjörerna förstärka och lätta på den tyska designen och uppnådde avsevärd framgång i detta - dragkraften ökade till 51 tf.

6. De första utvecklingarna med en ny typ av förbränningskammare var militära. I utställningslokalen är de gömda i det längsta och mörkaste hörnet. Och i ljuset - stoltheten - motorerna RD-107 och RD-108, som gav Sovjetunionen företräde i rymden och tillåter Ryssland att leda i bemannad rymdutforskning till denna dag.

7. Vladimir Sudakov visar styrkameror - ytterligare raketmotorer som låter dig styra flygningen.

8. I vidareutvecklingen övergavs en sådan design - de bestämde sig för att helt enkelt avleda motorns huvudkammare som helhet. Problemen med förbränningsinstabilitet löstes aldrig helt, varför de flesta motorer designade av Glushko Design Bureau är flerkammar.

9. I hallen finns bara en enkammarjätte, som utvecklades för månprogrammet, men som aldrig gick i produktion - den konkurrerande versionen NK-33 för N1-raketen vann.

Skillnaden är att N1 lanserades på en syre-fotogenblandning och Glushko var redo att lansera folk på dimetylhydrazin-kvävetetroxid. Denna blandning är effektivare, men mycket giftigare än fotogen. I Ryssland flyger bara lasten Proton på den. Detta hindrar dock inte på något sätt Kina från att nu lansera sina taikonauter med just en sådan blandning.

10. Du kan också titta på Proton-motorn.

11. Och motorn för den ballistiska missilen R-36M är fortfarande i strid i Voevoda-missilerna, allmänt kända under Nato-namnet "Satan".

Men nu lanseras de också under namnet "Dnepr" för fredliga syften.

12. Äntligen kommer vi till Glushko Design Bureaus pärla och stoltheten hos NPO Energomash - RD-170/171-motorn.

Idag är det den mest kraftfulla syre-fotogenmotorn i världen - en dragkraft på 800 tf. Den överträffar den amerikanska lunar F-1 med 100 tf, men uppnår detta på grund av fyra förbränningskammare, jämfört med en i F-1.

RD-170 utvecklades för Energia-Buran-projektet som sidoboostermotorer. Enligt den ursprungliga designen var boosters återanvändbara, så motorerna designades och certifierades för tio gångers användning. Tyvärr genomfördes aldrig återkomsten av boosters, men motorerna behåller sina möjligheter.

Efter stängningen av Buran-programmet var RD-170 mer lyckligt lottad än månens F-1 - den hittade en mer utilitaristisk applikation i Zenit-raketen. Under sovjettiden utvecklades den, liksom Voevoda, av Yuzhnoye Design Bureau, som hamnade utomlands efter Sovjetunionens kollaps. Men på 90-talet störde inte politiken det rysk-ukrainska samarbetet, och 1995 började Sea Launch-projektet genomföras tillsammans med USA och Norge. Trots att den aldrig nådde lönsamhet, genomgick den en omorganisation och nu avgörs dess framtida öde, men raketerna flög och beställningar på motorer stödde Energomash under åren av rymdfattigdom på 90-talet och början av 2000-talet.

13. Hur uppnår man rörlighet för enheten vid höga tryck och extrema temperaturer? Ja, det är en skitfråga: bara 12 lager av metall och ytterligare pansarringar, fyll mellan lagren med flytande syre - och det är inga problem...

Denna design gör att du kan montera motorn stelt, men kontrollera flygningen genom att avleda förbränningskammaren och munstycket med en kardan. På motorn syns den strax under och till höger om mitten, ovanför panelen med de röda pluggarna.

14. Amerikaner gillar att upprepa om sitt utrymme: "Vi står på jättarnas axlar." När du tittar på sådana skapelser av sovjetiska ingenjörer förstår du att denna fras helt och hållet gäller rysk kosmonautik. Även om Angaran är en idé av ryska designers, går dess motor, RD-191, evolutionärt tillbaka till RD-171.

På samma sätt gjorde "halvan" av RD-171, kallad RD-180, sitt bidrag till det amerikanska rymdprogrammet när Energomash vann Lockheed Martin-tävlingen 1995. Jag frågade om det fanns ett propagandaelement i denna seger - kunde amerikanerna ha ingått ett kontrakt med ryssarna för att visa slutet på rivalitetens era och början på samarbete i rymden? De svarade mig inte, men de berättade för mig om amerikanska kunders förvånade ögon när de såg det dystra Khimki-geniets skapelser. Enligt rykten var egenskaperna hos RD-180 nästan dubbelt så höga som konkurrenternas. Anledningen är att USA aldrig har bemästrat raketmotorer med sluten cykel. I princip är det möjligt utan det, samma F-1 var med en öppen cykel eller Merlin från SpaceX. Men i förhållandet effekt/vikt vinner motorer med sluten cykel, även om de tappar i pris.

Här i videon där du testar Merlin-1D-motorn kan du se en ström av generatorgas som forsar från ett rör bredvid munstycket:

15. Slutligen är slutet på utställningen företagets hopp - RD-191-motorn. Detta är den yngsta modellen i familjen hittills. Den skapades för Angara-raketen, lyckades fungera i den koreanska KSLV-1 och betraktas som ett av alternativen av det amerikanska företaget Orbital Sciences, som behövde en ersättare för Samara NK-33 efter Antares-raketolyckan i oktober.

16. På fabriken kallas denna treenighet RD-170, RD-180, RD-191 skämtsamt "liter", "halv liter" och "kvart".

17. Det finns många intressanta saker på fabriken, och det viktigaste var att se hur ett sådant mirakel av ingenjörskonst skapas av ett gäng stål- och aluminiumämnen.

Vad är en rymdraket? Hur skiljer den sig från den vanliga? En rymdraket är en komposit, flerstegsraket som drivs av flytande bränsle. Ingen kom direkt med en sådan raket i färdig form!

De första enkla raketerna dök upp på 1200-talet i Kina.

Skisser och ritningar av de första flerstegsraketerna dök upp i verk av militärteknikern Konrad Haas (1556) och vetenskapsmannen Kazimir Semenovich (1650). Det är han, enligt många experter, som är den första uppfinnaren av en flerstegsraket. Men det var militära ingenjörsprojekt. Varken Haas eller Semenovich föreställde sig att de skulle användas för rymdändamål.

Han var den första som föreslog idén om att använda en flerstegsraket för rymdfärd.
på 1600-talet... Cyrano de Bergerac i sin fantastiska berättelse "A Trip to the Moon" (1648).

Men faktum är att en konventionell fastbränsleraket i flera steg (mest krut föreslogs) inte var lämplig för rymdflyg. Det behövdes en helt annan typ av bränsle.

Och slutligen, i början av 1900-talet, 1903, kom vår landsman K. E. Tsiolkovsky på hur man lärde en raket att flyga i rymden. Han kom med FLYTANDE tvåkomponentsbränsle! – För första gången föreslog han designen av en rymdraket med en vätskejetmotor! "Detta är hans stora förtjänst." Och det är därför Tsiolkovsky anses vara en av grundarna av astronautiken (även om han inte kunde föreslå en fungerande raketdesign). "En av" – för det finns bara tre av dem. Dessa är förutom vår Tsiolkovsky även amerikanen Robert Goddard och tysken Hermann Oberth.

Goddard var 1914 den första som äntligen föreslog en prototyp av en riktig rymdraket - en flerstegs raket för flytande bränsle. Det vill säga, Goddard sammanförde två grundläggande idéer - idén om flersteg och idén om flytande bränsle. Flersteg + Flytande bränsle = Rymdraket. Det vill säga projektet med en riktig rymdraket dök först upp i Goddards verk. Dessutom ger designen av Goddard-raketen sekventiell separation av steg. Det var Goddard som 1914 först fick patent på uppfinningen av flerstegsraketer.
Dessutom var Goddard inte bara engagerad i teoretiska beräkningar. Han var också en utövare! 1926 var det Goddard själv som byggde världens första raket med en flytande jetmotor (flytande bränsle). Byggd och lanserad! (Om än inte på särskilt hög höjd då, men detta var bara den första testlanseringen!)
Så om frasen "uppfann en rymdraket" mest gäller vem som helst, så är det Goddard.

Endast en av de tre "fäderna" - Hermann Oberth - var avsedd att bevittna uppskjutningarna av flerstegs rymdraketer. 1923 publicerades hans bok, där han föreslog en tvåstegsraket för flygning ut i rymden. Utgivningen av detta verk fick en enorm resonans i samhället! Till och med den sovjetiska tidningen Pravda skrev upprepade gånger om idén om "den tyske professorn Oberth, som kom på ett sätt att flyga ut i rymden." Oberth var också en utövare. Han byggde också sin egen raket.

Förutom de traditionellt kallade tre "fäderna" kanske vi också kan nämna den fjärde grundaren av kosmonautiken, Yuri Kondratyuk, som i sitt arbete "To They Who Will Read to Build" gav ett schematiskt diagram och beskrivning av en 4-stegs raket drivs av syre-vätebränsle. Arbetet med manuskriptet började 1916 och avslutades 1919. Kondratyuk är först och främst känd för det faktum att det var han som beräknade den optimala flygvägen till månen. Dessa beräkningar användes av NASA i Apollo-månprogrammet. Den bana han föreslog 1916 kallades senare "Kondratyuk-rutten".

Kapitel 1

Introduktion till raket- och rymdteknik

Stadier av utveckling av raketer och raketteknik

Historien om raketutveckling går tillbaka till antiken. Utseendet på raketer är oupplösligt kopplat till uppfinningen av krut, vars förbränningsprodukter skapar en reaktiv kraft som kan ge en relativt hög hastighet till en raket. Litteraturen indikerar att receptet för att göra krut var känt i Kina, Indien och arabländer, men var krutet först dök upp är fortfarande okänt. Man tror att i Kina användes raketer ("eldpilar") redan på 10-12-talen.

Användningen av missiler som vapen har alltid bestämts av raketanordningarnas relativt höga energikapacitet, vilket gjorde missiler effektiva i stridsanvändning. Men den ständiga konkurrensen från andra typer av projektilkastning ledde som regel i många skeden av raketskapandet till att man övergav användningen av den senare. Den främsta orsaken till misslyckandet var den låga noggrannheten hos missilerna som träffade målet jämfört med konkurrerande system. Detta beror på det faktum att i icke-missilsystem kommuniceras den erforderliga hastigheten till en projektil, kula, etc. under en kort rörelseperiod av projektilen längs en styrning, som kan riktas ganska exakt mot målet.

Som ett resultat av detta kan projektilens kasthastighetsvektor, vars värde bildas under projektilens rörelse i pipan, orienteras mer eller mindre exakt, och den påverkas relativt lite av de yttre förhållandena för projektilflygningen. . Emellertid kräver samma förhållanden att projektilen ger stora accelerationer och följaktligen stora belastningar orsakade av reaktioner som verkar på kastanordningen. Detta tvingar fram produktionen av ett icke-raketdrivmedelssystem som är betydligt tyngre jämfört med projektilens massa (hundratals gånger).

I ett raketsystem sker överföringen av hastighet till projektilen huvudsakligen utanför utskjutningsrampen, över en relativt lång sektion av flygbanan. Detta leder till att projektilens acceleration är liten, och därför är belastningen på kastsystemet också liten. Vikten på raketuppskjutningssystemet blir jämförbar med raketens vikt och kan bara skilja sig några gånger.

"Eldpilar" blev utbredd i Indien. Européer (britterna) stötte först på "eldpilar" under koloniseringen av Indien. En militäringenjör, överste William Congreve, började studera dem. Han tog missilerna till England, förbättrade dem och såg till att missilerna antogs av den brittiska armén. Missilerna användes ganska brett och framgångsrikt i den brittiska arméns stridsoperationer. Så 1807, under kriget med Napoleon, förstörde den engelska flottan under belägringen av Köpenhamn nästan helt staden med hjälp av missiler. nummer 2 s 152 fig. 7; sid 159 fig. 11. Uppkomsten av missiler i Englands arsenal tvingade dem att tas upp i andra länder.

I Ryssland beskrivs raketer i "Charter" av Anisim Mikhailov, skriven av honom 1607-1621 Under Peter I, användes raketer i stor utsträckning i den ryska armén. I början av 80-talet av 1600-talet etablerades ett "Rocket Establishment" i Moskva, som sedan överfördes till St. Petersburg. I början av 1700-talet skapades där en signalraket som var i tjänst med den ryska armén i mer än ett och ett halvt sekel. problem 2, s 159 Fig. 11.

En av de första skaparna av stridsmissiler för den ryska armén var general Alexander Dmitrievich Zasyadko (1779 - 1837). Han skapade framgångsrika rikoschett- och brandmissiler, som användes i raketföretag och batterier i den ryska armén.

På 40-talet av förra seklet utvecklade den ryske forskaren General Konstantinov K.I. den vetenskapliga grunden för beräkning och design av pulverraketer. nummer 2 s 160 fig. 12. Med hjälp av hans tekniker skapades missiler med en skjuträckvidd på upp till 4-5 km, vilket blev ett effektivt vapen för den ryska armén.

Utvecklingen under andra hälften av 1800-talet av gevärsartilleri, som gjorde det möjligt att få ett större skjutområde och högre precision och mindre spridning av träffar, ersatte dock raketer. Som redan nämnts leder påverkan av externa belastningar (aerodynamisk, orsakad av felaktig tillverkning av projektilen, drivmedel, etc.) på projektilen när den flyger i accelerationssektionen under påverkan av reaktiv kraft till stora vinkelavvikelser hos projektilen hastighetsvektor från det erforderliga värdet, och följaktligen till avvikelser av parametrarna projektilrörelse längs banan. Dessa avvikelser överskred avsevärt liknande avvikelser för artilleripistoler som utvecklades under andra hälften av 1800-talet. Noggrannheten hos missiler var mycket lägre än precisionen hos projektiler som avfyrades från dessa kanoner. Detta var anledningen till att man övergav användningen av missiler som projektiler för att träffa mål.

Under utvecklingen av metoder för väpnad kamp under den snabba utvecklingen av vetenskap och teknik i slutet av 1800- och början av 1900-talet skedde en övergång till positionskrig, vars genomförande krävde enorma påfrestningar på hela den ekonomiska och fiendeländernas moraliska potential och utgifterna för stora mänskliga resurser, organisera förvaltningen av ekonomin i dessa länder, manöver av styrkor och medel i hela landet.

Under sådana krig ökade ständigt kraven på förmågan att förstöra fiendens mål på ett avsevärt avstånd från frontlinjen i de stridande arméernas väpnade kamp. Sådana objekt inkluderade kontrollcenter, kommunikationscentra av alla slag, de viktigaste centra för energiförsörjning, industriell produktion, koncentrationer av trupper, militär utrustning och huvudlager för olika förnödenheter. För att tillfoga landets befolkning moralisk skada och minska dess arbetskraftsresurser ansågs det möjligt att slå till mot stora fientliga bosättningar.

Ett av de första försöken att skapa medel för att leverera en stridsprojektil djupt bakom fiendens linjer (enligt dåtidens begrepp) var skapandet i Tyskland under första världskriget av vapen med ultralång räckvidd avsedda att skjuta mot mål placerade kl. ett avstånd på 200-250 km från pistolen.

Den unika erfarenheten av att använda detta vapen har visat att effektiviteten hos ett sådant kastsystem är extremt låg. För att leverera en projektil som vägde 7 kg till målet var det nödvändigt att skapa ett vapen som vägde 350 ton, som har en låg eldhastighet och har mycket låg överlevnadsförmåga på grund av den extremt höga belastningen på pipan vid avfyring.

Dessutom var projektilens cirkulära avvikelse från siktepunkten, lika med 2 km, så stor att den faktiskt kunde skjuta mot områdesmål som en stor stad, som Paris. Detta visade att med sådana spridningsparametrar kan en ökning av effektiviteten till en acceptabel nivå endast uppnås genom en kraftig ökning (hundratals gånger) av stridsspetsens massa. Det vill säga, det var omöjligt att nå framgång längs vägen med att använda fatsystem för att leverera en sådan laddning till målet.

Flygets utveckling under de första två decennierna av 1900-talet kan tyda på att användningen av flygplan skulle lösa problemet. Redan i slutet av första världskriget skapade alla större krigförande länder bombplan som kunde leverera upp till ett ton eller mer bomblast över en räckvidd på 300-350 km (Fridrichshafen G-IV, Gotha G-V i Tyskland), (Handley) Sida H-12, Handley Sida H-15 i England), (Ilya Muromets i Ryssland), (Martin MB i USA). Det är sant att under första världskriget genomfördes praktiskt taget inte ett enda flygräd mot djupt bakre fiendemål, förutom några få bombattacker utförda av tyska luftskepp. Men den samlade erfarenheten av att använda flyg för att attackera fiendens markstyrkor vid frontlinjen och nära militära bakre områden, trenden i utvecklingen av flyg (ökande flygräckvidd, hastighet, nyttolastkapacitet, utveckling av flygvapen) gjorde det möjligt att skapa teorier av luftkrig, vars grundare bevisade att i sådana krig nästan bara flygstyrkor kan undertrycka fiendens motstånd, orsaka irreparabel skada på fiendens ekonomi och demoralisera befolkningen. Men författarna till dessa teorier tog inte hänsyn till stridsförmågan för att utveckla luftförsvarssystem, byggda på användningen av moderna stridsflygplan, luftvärnsartilleri, tidig upptäckt av attackerande fientliga flygplan, kommunikations- och kontrollutrustning. Utvecklingen av luftförsvaret gjorde det möjligt att manövrera även med begränsade styrkor, vilket gav lokala motåtgärder i defensiva tillgångar.

Att förstå detta ledde till det faktum att i länder med en utvecklad vetenskaplig och teknisk bas (USA, USSR, Tyskland) uppstod idén att skapa stridsrobotflygplan som kombinerar flygplanens förmåga att uppnå avlägsna mål, med en betydande nyttolast ombord med öka tillförlitligheten av uppgiften med jämförbara kostnader för materialresurser för att skapa och producera dessa enheter, antingen genom deras massanvändning i en relativt billig version, eller genom att öka deras osårbarhet när de flyger längs sådana banor och med en sådan hastighet, vilket gjorde dem otillgängliga för den tidens luftförsvarssystem. Tyska forskare och ingenjörer uppnådde den största framgången med att implementera denna idé. Detta förklarades till stor del av det faktum att i de europeiska länder som segrade i första världskriget (England, Frankrike, Italien), i USA och Sovjetunionen, gavs ett stort inflytande till utvecklingen av beprövad militärflyg. Och i Tyskland förbjöd Versaillesfredsfördraget ägande och utveckling av sådana flygplan, och forskarnas ansträngningar syftade till att skapa okonventionella angreppssätt, ett verktyg för att undertrycka bakre mål, som inte var föremål för begränsningarna i fredsfördraget. Ett sådant verktyg visade sig vara den obemannade kryssningsmissilen V-1 (FZG-76) och ballistisk missil V-2 (A4).

I Tyskland, som till stor del har behållit sin vetenskapliga och tekniska potential, och i mitten av 30-talet fick den ekonomiska möjligheten att skapa nya vapensystem, var det möjligt att skapa ett betydligt kraftfullare och mer effektivt obemannat ballistiskt fordon än i andra länder och design. markutrustningsenheter, organisera sin massproduktion, såväl som produktionen av markutrustningsenheter, testa hela stridsmissilsystemet, hitta, skapa och testa organisatoriska och operativa tillämpningsprinciper.

Skapandet av obemannade flygfarkoster som V-1 projektilflygplan och V-2 guidade ballistiska missiler och användningen av erfarenhet i deras drift och stridsanvändning intensifierade kraftigt arbetet med liknande system för väpnad krigföring som utfördes i olika länder i världen, särskilt i USSR och USA.

Det var installationen av ett kontrollsystem ombord på en ballistisk missil som gjorde det möjligt att öka noggrannheten i missilens skjutning mot små mål och göra den konkurrenskraftig i effektivitet med alla missilsystem.

I Sovjetunionen i mars 1946, vid den första efterkrigssessionen av Sovjetunionens högsta sovjet, bland andra prioriterade uppgifter för landets utveckling, namngavs uppgiften att säkerställa arbetet med utvecklingen av jetteknik. 1946, genom dekretet från SUKP:s centralkommitté och Sovjetunionens ministerråd, fattades ett beslut om att skapa nya och utveckla befintliga forsknings-, utvecklings- och testorganisationer, vars verksamhet bör syfta till att skapa missiler av olika klasser och ändamål, i första hand långväga ballistiska missiler, markutrustning som tillhandahåller deras förberedelse, uppskjutning, flygkontroll och mätning av flygparametrar.

I början av 50-talet nådde Sovjetunionen framkanten i utvecklingen och användningen av kraftfulla missiler. Detta gjorde det möjligt för mänskligheten 1957 att ta det första steget i den praktiska utforskningen av rymden - att skjuta upp en konstgjord jordsatellit, och sedan 1961, den första kosmonauten.

Med vidareutvecklingen av raketteknologi löste dess skapare två problem:

Att förbättra missiler som ett medel för väpnad krigföring, öka deras osårbarhet från fiendens inflytande och öka stridskraften hos missiler. Lösningen på detta problem har alltid varit förknippad med önskan att minska missilens dimensioner samtidigt som man bibehåller eller till och med ökar kraften hos stridsspetsen och dess effektivitet. Detta skulle i sin tur göra det möjligt att antingen öka skyddsegenskaperna hos silouppskjutare, vars storleksökning inte var tillåten enligt internationella överenskommelser, eller att skapa mobila missilsystem av olika typer av acceptabla storlekar. Som regel skapas raketer som uppfyller dessa krav med fast bränsle;

Att öka kapaciteten hos raketer som ett verktyg för att utforska nära och djupa rymd. Och längs denna väg, under den inledande perioden, fanns det en konstant tendens att öka storleken på raketer, eftersom de uppgifter som var och håller på att ställas in för raketteknik kräver förmågan att skjuta upp tyngre föremål.

I det första skedet av denna utveckling löstes nästan alla problem med rymdutforskning genom att använda stridsraketer och deras stadier som ett sätt att skjuta upp rymdobjekt. Därefter skapades speciella rymdfarkoster för att lösa problemen med rymdutforskning.

Medel- och tungklassmissiler som användes för detta ändamål är huvudsakligen utrustade med flytande raketmotorer. Och för närvarande kan endast en mycket liten del av rymdutforskningsuppgifterna lösas genom att använda stadierna av moderna stridsraketer (dubbelteknologiska raketer). Det vill säga en viss differentiering av stridsmissiler och raketer som bär rymdföremål blir allt mer synlig.

1.2. Teorin om kroppar med variabel massa är grunden för astronautiken.

Utveckling av astronautik och praktisk raketteknik.

Skapandet av teorin och praktiken för att använda raketer är baserad på de grundläggande principerna för mekaniken hos kroppar med variabel massa. Mekanik för kroppar med variabel massa - 1900-talets vetenskap. Modern raketteknik presenterar nya och nya utmaningar för denna relativt nyligen uppkomna gren av teoretisk mekanik.

Missiler av olika slag, raketer och torpeder har nu bemästrats av industrin i nästan alla länder i världen. Alla raketer är kroppar vars massa förändras avsevärt under rörelse. I allmänhet kan fall av rörelse av kroppar vars massa förändras över tiden ses i många naturfenomen. Till exempel minskar massan av en fallande meteorit som rör sig i atmosfären på grund av att meteoritpartiklar slits av på grund av luftmotstånd eller brinner ut.

Grundlagen för dynamiken i en punkt med variabel massa upptäcktes av den ryska vetenskapsmannen, professor vid St. Petersburg Polytechnic Institute I.V. Det visas att det finns två faktorer som skiljer rörelseekvationerna för en punkt med variabel massa från Newtons ekvationer: massans variabilitet och hypotesen om separation av partiklar som bestämmer den ytterligare eller reaktiva kraften som skapar punktens rörelse.

Rörelselagen för en punkt med variabel massa säger: "För vilket ögonblick som helst är produkten av det strålande centrumets massa och dess acceleration lika med den geometriska summan av de resulterande yttre krafterna som appliceras på den och den reaktiva kraften. ”

d(m×V)/dt = F + R

Den grundläggande rörelseekvationen för en punkt med variabel massa erhållen av I.V. Meshchersky gjorde det möjligt att fastställa kvantitativa lagar för olika problem. En av de väsentliga hypoteserna bakom Meshcherskys metod är hypotesen om kortdistansverkan (kontaktverkan av kroppen och utkastade partiklar). Det antas att i det ögonblick då partikeln separeras från kroppen inträffar ett fenomen som liknar en stöt, partikeln får en relativ hastighet V 2 på en mycket kort tidsperiod och ytterligare interaktion mellan partikeln och huvudkroppen upphör.

Ett viktigt bidrag till mekaniken för variabel massa gjordes av den ryska vetenskapsmannen K. E. Tsiolkovsky. 1903 publicerade han verket "Exploration of World Spaces by Jet Instruments", där han grundligt undersökte ett antal intressanta fall av rätlinjig rörelse av kroppar med variabel massa (raketer). Det enklaste problemet som lösts i Tsiolkovskys forskning rör själva principen om jetframdrivning. Genom att studera en punkts rörelse i ett medium utan yttre krafter visade Tsiolkovsky att med en tillräckligt hög hastighet för partikelutstötning och förhållandet mellan punktens initiala massa och den slutliga massan, kan mycket höga (kosmiska) hastigheter erhållas.

Inom mekaniken för kroppar med variabel massa kom Tsiolkovsky på idén att studera sådana rörelser av en punkt med variabel massa, när punktens massa vid vissa tidsintervall ändras kontinuerligt, och vid vissa tidpunkter - tvärt. Detta gjorde det möjligt att konstruera teorin om flerstegsraketer.

Kosmonautiken som vetenskap, och sedan som praktisk gren, bildades i mitten av 1900-talet. Men detta föregicks av en fascinerande historia om födelsen och utvecklingen av idén om att flyga ut i rymden, som började med fantasi, och först då dök de första teoretiska verken och experimenten upp. Således, initialt i mänskliga drömmar, utfördes flygning till yttre rymden med hjälp av fantastiska medel eller naturkrafter (tornados, orkaner). Närmare 1900-talet fanns redan tekniska medel för dessa ändamål i beskrivningarna av science fiction-författare - ballonger, superkraftiga vapen och slutligen raketmotorer och raketer själva. Mer än en generation av unga romantiker växte upp på verk av J. Verne, G. Wells, A. Tolstoy, A. Kazantsev, vars grund var en beskrivning av rymdresor.

Allt som beskrevs av science fiction-författare upphetsade forskarnas sinnen. Så K. E. Tsiolkovsky sa: "Först kommer tanken, fantasin och sagan oundvikligen, och bakom dem kommer exakta beräkningar."

Publicering i början av 1900-talet av de teoretiska verken av astronautikpionjärerna K. E. Tsiolkovsky, F. A. Tsander, Yu V. Kondratyuk s. 8, R. H. Goddart. 2 s 174 fig. 9, G. Hanswindt, R. Hainault Peltry, G. Oberta vol. 2 s. 175, organiserade V. Gomana i viss mån en fantasiflykt, men väckte samtidigt nya riktningar inom vetenskapen - försök dök upp för att avgöra vad astronautiken kan ge samhället och hur det påverkar det.

En av pionjärerna inom raket- och rymdteknik är Robert Einaut Pelterie, en fransk vetenskapsman, ingenjör och uppfinnare.

Han kom till astronautiken efter att ha blivit intresserad av flygteknik. Han var en av de första som uppmärksammade möjligheten att använda atomenergi i rymdteknik.

1912-1913 utvecklade Robert Goddard i USA teorin om raketframdrivning. Goddard härledde differentialekvationen för raketrörelse och utvecklade en ungefärlig metod för att lösa den, bestämde den lägsta uppskjutningsmassan för att lyfta ett pund nyttolast till olika höjder och erhöll raketeffektivitetsvärdet. De visades möjligheten att skjuta upp en flerstegsraket och fördelarna med dess användning fastställdes. Sedan 1915 var han engagerad i bänkexperiment med fastbränsleraketer. År 1920 publicerades Goddards grundläggande verk, "The Method of Achieving Ultimate Heights", i Washington. Detta verk är en av klassikerna i historien om raket- och rymdteknik.

1921 började Goddard bedriva experimentell forskning med flytande raketmotorer med flytande syre som oxidationsmedel och kolväten som bränsle. Den första uppskjutningen av en raketmotor med flytande drivmedel vid läktaren ägde rum i mars 1922. Den första framgångsrika flygningen av en raket med en raketmotor skapad av Goddard inträffade den 16 mars 1926. 2 s 189 fig. 26 nådde en raket som vägde 4,2 kg en höjd av 12,5 m och flög 56 m.

Det måste sägas att idén att koppla samman de kosmiska och jordiska riktningarna för mänsklig aktivitet tillhör grundaren av den teoretiska kosmonautiken K. E. Tsiolkovsky. När en vetenskapsman sa: "Planeten är förnuftets vagga, men du kan inte leva för evigt i en vagga," lade han inte fram alternativ - varken jorden eller rymden. Tsiolkovsky övervägde aldrig att gå ut i rymden som en konsekvens av en viss hopplöshet i livet på jorden. Tvärtom talade han om den rationella omvandlingen av vår planets natur genom förnuftets kraft. Människor, hävdade forskaren, "kommer att förändra jordens yta, dess hav, atmosfär, växter och sig själva. De kommer att kontrollera klimatet och kommer att härska inom solsystemet, såväl som på själva jorden, som kommer att förbli en boningsplats för mänskligheten under obestämd lång tid.”

Inom området för teoretisk utveckling av frågor om kosmonautik och interplanetära resor arbetade den begåvade forskaren Yu V. Kondratyuk, som oberoende av K. E. Tsiolkovsky, i sina verk "Till dem som kommer att läsa för att bygga" (1919) och ". erövringen av interplanetära utrymmen” (1929) fick de grundläggande ekvationerna för raketrörelse. I ett antal bestämmelser som diskuterades i hans verk kompletterades de grundläggande bestämmelserna i Tsiolkovskys verk. Till exempel föreslog Kondratyuk, när han flyger till månen, att skjuta upp ett rymdsystem i en konstgjord satellitbana, och sedan ett start- och landningsfordon och dirigera det till månen. Energieffektiviteten för en sådan uppskjutning av en nyttolast riktad mot månen visas.

En annan viktig representant för den ryska astronautskolan var F. A. Tsander. Boken "Problems of Flight Using Jet Vehicles", publicerad 1932, innehåller material om raketkonstruktioner, teorin om raketflygning och förslag för användning av vissa metaller och legeringar som bränsle för raketmotorer.

1921, på initiativ och under ledning av N.I., skapades ett gasdynamiskt laboratorium (GDL) som en del av den militära forskningskommittén under RSFSR:s revolutionära militära råd, som var engagerad i utvecklingen av raketer med hjälp av ballistiska pulver. . På grundval av denna utveckling skapades flera raketuppskjutare, framgångsrikt testade och antagna av Röda armén, som spelade en betydande roll i striderna vid Khalkhin Gol och i det stora fosterländska kriget.

I maj 1929, på GDL, på initiativ av V.P Glushko, skapades en avdelning där vätskejetmotorer ORM-1 och ORM-2 (experimentella jetmotorer) utvecklades 1930-31.

Kväveoxid (oxidationsmedel) och toluen eller en blandning av bensin och toluen (bränsle) användes som bränslekomponenter i motorerna. Motorerna utvecklade en dragkraft på upp till 20 kg. Baserat på testresultaten 1931-32 skapades och testades en serie raketmotorer för flytande drivmedel upp till ORM-52 med en dragkraft på 250-300 kg.

1931 skapades grupper för studier av jetframdrivning (Mos GIRD och Leningrad) i Moskva och Leningrad under Osoviakhim, som förenade raketvetenskapsentusiaster på frivillig basis.

F.A. Tsander, S.P. Korolev, Yu.A. Pobedonostsev, M.K. Tikhonravov och andra arbetade på Moscow GIRD.

Vid MosGIRD, under ledning av S.P. Korolev, skapades den första GIRD-09-raketen med en motor på 25-33 kg dragkraft, vars motor gick på ett hybridbränsle av geléliknande bensin och gasformigt syre, enligt projektet av M.K. Tikhonravov, s. 10 fig. 2. Raketen testades i augusti 1933. I november samma år, under ledning av S.P. Korolev, skapades GIRD-X-raketen, som kördes på flytande bränsle, alkohol och flytande syre. Raketmotorn utvecklade en dragkraft på upp till 65 kg. Raketen skapades enligt designen av F.A. Tsander.

År 1933, på grundval av GDL och Mos GIRD, skapades Röda arméns raketforskningsinstitut (RNII RKKA) i systemet för People's Commissariat of Defense, som några månader senare överfördes till industrin. Vid institutet 1934-38 skapades ett antal motorer för flytande drivmedel (från ORM-53 till ORM-102), och ORM-65, skapad 1936, utvecklade en dragkraft på upp till 175 kg och var den mest avancerade motorn av det. tid.

1939, på initiativ av V.P. Glushko och under hans ledning, skapades en experimentell designbyrå för raketmotorer för flytande drivmedel (OKB-GDL), där en familj av flygmotorer för flytande drivmedel utvecklades på fyrtiotalet. som prototyper för utveckling av kraftfulla raketmotorer.

I Sovjetunionen, omedelbart efter andra världskriget, är praktiskt arbete med rymdprogram förknippat med namnen på S. P. Korolev och M. K. Tikhonravov. I början av 1945 organiserade M.K. Tikhonravov en grupp RNII-specialister för att utveckla ett projekt för ett bemannat höghöjdsraketfordon (en stuga med två kosmonauter) för att studera de övre lagren av atmosfären. Det beslutades att skapa projektet på basis av en enstegs flytande raket, designad för vertikal flygning till en höjd av upp till 200 km (projekt VR-190). I projektet ingick att lösa följande problem:

Studie av viktlöshetsförhållanden under kortvarig mänsklig flygning i en tryckkabin;

Studera rörelsen av kabinens massacentrum och dess rörelse runt massacentrum efter separation från bärraketen;

Inhämta data om de övre lagren av atmosfären;

Kontroll av funktionaliteten hos systemen (separation, nedstigning, stabilisering, landning, etc.) som ingår i designen av höghöjdshytten.

VR-190-projektet var det första att föreslå lösningar som har funnits i moderna rymdfarkoster:

Fallskärmsnedstigningssystem, mjuklandande bromsraketmotor, separationssystem med pyroboltar;

Elektrisk kontaktstång för förtändning av mjuklandningsmotorn, utkastningsfri förseglad hytt med livstödssystem;

Hyttstabiliseringssystem utanför atmosfärens täta lager med lågtrycksmunstycken.

I allmänhet var VR-190-projektet ett komplex av nya tekniska lösningar och koncept, bekräftat av utvecklingen av inhemsk och utländsk raket- och rymdteknik. 1946 rapporterades materialet i VR-190-projektet av Tikhonravov till I.V. Sedan 1947 har Tikhonravov och hans grupp arbetat med idén om raketflyg och visade i slutet av fyrtiotalet och början av femtiotalet möjligheten att uppnå den första kosmiska hastigheten och skjuta upp konstgjorda satelliter med hjälp av en raketbas som utvecklas i Sovjetunionen. 1950-53 syftade insatserna från medlemmar av M.K Tikhonravovs grupp till att studera problemet med att skapa kompositraketer och konstgjorda satelliter.

I en rapport till regeringen 1954 om möjligheten att utveckla satelliter skrev S.P. Korolev: "På era instruktioner presenterar jag ett memorandum för kamrat. Tikhonravova M.K. "Om jordens konstgjorda satellit." I en rapport om vetenskaplig verksamhet för 1954 noterade S.P. Korolev: "Vi skulle anse det vara möjligt att genomföra en preliminär utveckling av projektet för själva satelliten, med hänsyn till det pågående arbetet (arbetet av M.K. Tikhonravov förtjänar särskilt uppmärksamhet). ”

Arbetet började för att förbereda lanseringen av den första satelliten PS-1. Det första rådet för chefsdesigners skapades, ledd av S.P. Korolev, som därefter skötte Sovjetunionens rymdprogram, som blev ledande inom rymdutforskning. OKB-1-TsKBEM-NPO Energia skapades under ledning av S.P. Korolev och har blivit centrum för rymdvetenskap och rymdindustri i Sovjetunionen sedan början av 1950-talet. Kosmonautiken är unik genom att mycket som förutspåddes först av science fiction-författare och sedan av vetenskapsmän verkligen har gått i uppfyllelse i kosmisk hastighet. Drygt 40 år har gått sedan uppskjutningen av den första konstgjorda jordsatelliten, 4 oktober 1957 s 37 fig. 8, och astronautikens historia innehåller redan en rad anmärkningsvärda prestationer som först uppnåddes av Sovjetunionen och USA, och sedan av andra rymdmakter.

Redan många tusen satelliter flyger i omloppsbana runt jorden, enheterna har nått Månen, Venus, Mars; vetenskaplig utrustning skickades till Jupiter, Merkurius, Saturnus för att få kunskap om dessa avlägsna planeter i solsystemet.

Från ögonblicket för uppskjutningen av den första kosmonauten Yu A. Gagarin på rymdfarkosten Vostok, efter uppskjutningarna av rymdfarkosten s.38 fig. 9 "Salyut", "Mir", Sovjetunionen blev under lång tid det ledande landet i världen inom bemannad rymdflygning. Storskaliga rymdsystem för ett brett spektrum av uppgifter (inklusive socioekonomiska och vetenskapliga), integration av rymdindustrier i olika länder.

De första kraftfulla raketmotorerna för flytande drivmedel (skapade under ledning av V.P. Glushko), implementeringen av nya vetenskapliga idéer och system som praktiskt taget eliminerade förluster på TPU-drevet, drev den ryska motorindustrin i framkant av rymdteknologi. Utveckling av termohydrodynamik, teori om värmeöverföring och hållfasthet, metallurgi av material, bränslekemi, mätteknik, vakuum- och plasmateknik.

Design av komplexa rymdsystem, rymdhamnskonstruktion, högprecision och tillförlitliga kontrollsystem för avlägsna meteorologiska stödobjekt, satellitgeodesi, skapande av informationsutrymme.

Kampen mot rymdföroreningar pågår.

Effektiviteten hos medel för väpnad krigföring ökar med 1,5-2 gånger.

På 20-talet av 1900-talet utfördes praktiskt arbete i Tyskland för att skapa motorer för flytande drivmedel och ballistiska missilprojekt utvecklades. Framstående tyska vetenskapsmän och ingenjörer G. Obert, R. Nebel, W. Riedel, K. Riedel deltog i arbetet. Hermann Oberth arbetade med att skapa raketer. Redan 1917 skapade han ett projekt för en stridsraket med flytande bränsle (alkohol och flytande syre), som skulle bära en stridsladdning över en räckvidd på flera hundra kilometer. 1923 skrev Oberth sin avhandling, "Raketen i det interplanetära rymden." G. Oberths idéer utvecklades vidare i boken "Ways of Space Flight" (1929), som diskuterade särskilt möjligheten att använda solstrålningsenergi under interplanetära flygningar.

1957 publicerades Oberths bok "Men in Space", där han återvände till användningen av solstrålningsenergi med hjälp av speglar utplacerade i rymden.

Oberth har utvecklat flera projekt för rymdraketer med flytande raketmotorer, som erbjuder alkohol, kolväten, flytande väte som bränsle och flytande syre som oxidationsmedel.

R. Nebel arbetade med ett projekt för en missil som avfyrades mot markmål från ett flygplan.

V. Riedel genomförde experimentella studier av raketmotorer. 1927 skapades den i Breslau. Society for Interplanetary Communications, vars medlemmar skapade och testade en raketvagn i Rousselheim.

I slutet av 20-talet, för att utföra experimentellt arbete med syfte att skapa raketer med flytande drivmedelsmotorer, skapades en grupp för studier av flytande raketmotorer under ledning av V. Dornberger i ballistik- och ammunitionsavdelningen i kryssarens vapenavdelning . 1932, i Kuehnelsdorf nära Berlin, i ett speciellt organiserat experimentlaboratorium, började utvecklingen av flytande drivmedelsmotorer för ballistiska missiler.

I detta laboratorium blev Wierner von Braun den ledande designern. 1933 konstruerade en grupp ingenjörer under ledning av Dornberger och Brown en ballistisk missil med en flytande raketmotor A-1 med en utskjutningsvikt på 150 kg, längd 1,4 m, diameter 0,3 m. Motorn utvecklade en dragkraft på 295 kg . Även om designen misslyckades, lanserades dess förbättrade version A-2, skapad på basis av A-1, framgångsrikt i december 1934 på ön Borkum (Nordsjön). Raketen nådde en höjd av 2,2 km.

1936 började Dorberger-Brown-gruppen med fullt stöd av Reichswehr-kommandot utveckla en ballistisk missil med en beräknad räckvidd på 275 km och en stridsspetsvikt på 1 ton. Samtidigt togs ett beslut om att bygga Peenemünde-raketforskningscentret på ön Usedom i Östersjön, bestående av två delar. Peenemünde-West för att testa nya typer av vapen för flygvapnet och Peenemünde-Ost, där man arbetade med en missil för markstyrkorna.

Efter misslyckade uppskjutningar av A-3-raketen påbörjades arbetet med A-4-raketen med en raketmotor för flytande drivmedel, som hade följande taktiska och tekniska egenskaper: uppskjutningsvikt 12 ton, längd 14 m, kroppsdiameter 1,6 m, stabilisator spännvidd 3,5 m, motorkraft på jorden 25 ton, flygräckvidd ca 300 km. Raketens cirkulära avböjning bör ligga inom 0,002 - 0,003 km. Stridsspetsen hade en sprängladdning på 1 ton.

Den första experimentella uppskjutningen av A-4-raketen ägde rum den 13 juni 1942 och slutade i ett misslyckande raketen föll 1,5 minuter efter uppskjutningen. från den beräknade landningsplatsen med 4 km.

Mellan september 1944 och mars 1945 skickade ledningen för de tyska väpnade styrkorna omkring 5,8 tusen V-2-missiler för att bekämpa missilenheter. Nästan 1,5 tusen missiler nådde inte bärraketerna. Cirka 4,3 tusen missiler avfyrades mot England och Belgien. Av dessa uppnådde 15 % målet. Denna låga andel framgångsrika lanseringar förklaras av designbristerna hos V-2. Emellertid fick man erfarenhet av användningen av långdistansmissilvapen, som omedelbart användes i USA och Sovjetunionen.

1.3. Bildandet av marknaden för rymdtjänster och utveckling av rymdteknik i nuvarande skede

Om under den första perioden av den snabba utvecklingen av raketteknologi, lösande av problem i rymden genomfördes till varje pris, utvecklades en ny, vanligtvis mer avancerad raket för att lösa varje nytt problem, då redan i slutet av 60-talet frågan om den ekonomiska effektiviteten av raketteknik höjdes.

När dess praktiska effektivitet ökar, ökar dess inverkan på olika områden av mänsklig aktivitet i rymden. I avancerade länder började intresset för att använda dess resultat dyka upp i de flesta länder i världen. Frågan uppstod om att använda bärraketer och rymdfarkoster från länder som har denna teknik på leasing, eller om att skapa och bemästra sin egen rymdteknik. Den första vägen ledde till skapandet av en marknad för rymdtjänster. Men på grund av de höga kostnaderna för att hyra rymdkommunikationslinjer, meteorologiska, navigations- och andra rymdsystem väcktes frågan om att skapa sina egna bärraketer och rymdfarkoster i många länder.

Men ofta hade enskilda till och med stora stater inte tillräckligt med egna resurser för dessa ändamål, så internationella rymdföreningar började skapas för att genomföra stora rymdprojekt, till exempel European Space Agency och ett antal andra.

Sedan slutet av sjuttiotalet har marknaden för rymdtjänster varit en enhet och en intensivt utvecklande sektor av det världsekonomiska systemet. Detta beror på den ökande efterfrågan på tjänster som tillhandahålls på kommersiell basis med hjälp av raket- och rymdsystem: telekommunikation, produkter och tjänster för fjärranalys av jordens yta, uppskjutning av flygplan i rymden, geodetiska tjänster och navigationstjänster etc. politiska förändringar har lett till att den statliga regleringen försvagats i utvecklingen av privata initiativ inom rymdverksamheten. Som ett resultat av skapandet av lovande teknologier och utvecklingen av bärraketer och rymdfarkoster har nya möjligheter öppnats inom rymdutforskning på kommersiell basis.

Moderna interkontinentala missiler som kan transportera kärnladdningar och uppskjutningsfordon som skjuter upp rymdfarkoster i låg omloppsbana om jorden, har sitt ursprung i eran då krutet uppfanns i Mellanriket och dess användning för att glädja kejsarnas ögon med färgglada fyrverkerier. Ingen kommer någonsin att veta vad den första raketen var och vem som var skaparen av raketen, men det faktum att den hade formen av ett rör med en öppen ände, från vilken en ström av brandfarlig sammansättning flög ut, är dokumenterat.

Den populära prediktorn och science fiction-författaren Jules Verne beskrev på det mest detaljerade sättet i romanen "Från en pistol till månen" designen av en raket som kan övervinna gravitationen och angav till och med tillförlitligt massan av rymdfarkosten Apollo, som var den första för att nå jordens satellits omloppsbana.

Men seriöst, skapandet av den första raketen i världen är förknippat med det ryska geniet K.E. Tsiolkovsky, som utvecklade designen av denna fantastiska enhet 1903. Lite senare, 1926, kunde amerikanen Robert Goddard skapa en fullfjädrad raketmotor med flytande bränsle (en blandning av bensin och syre) och avfyrade en raket.

Denna händelse kan knappast fungera som ett svar på frågan: "När skapades den första raketen?", helt enkelt på grund av det faktum att höjden som då uppnåddes bara var 12 meter. Men detta var ett otvivelaktigt genombrott, som säkerställde utvecklingen av astronautik och militär teknik.

Den allra första inhemska missilen, som nådde en höjd av 5 km 1936, utvecklades som en del av experiment för att skapa luftvärnskanoner. Som ni vet avgjorde genomförandet av detta särskilda projekt, kodnamnet GIRD, ödet för det stora fosterländska kriget, när Katyusha-raketer kastade de tyska inkräktarna i panik.

Till och med små barn vet nu vem som uppfann raketen som skickade den första konstgjorda jordsatelliten ut i rymden 1957. Detta är den sovjetiska designern S.P. Korolev, med vilken de mest framstående prestationerna inom astronautiken är förknippade med.

Tills nyligen fanns det inga grundläggande upptäckter på missilområdet. Och så blev 2004 känt som året för skapandet och testandet av ångraketer (annars känd som "det yttre förbränningssystemet"), som är olämpliga för att övervinna jordens gravitation, men kan vara framgångsrika för interplanetär transport av varor.

Nästa genombrott inom missilindustrin skedde som vanligt inom militärindustrin. 2012 tillkännagav amerikanska ingenjörer att de hade skapat den allra första personliga kulmissilen, som under bänktester visade fantastiska resultat i träffnoggrannhet (20 cm avvikelse per kilometer avstånd mot 10 meter av en konventionell kula). Med en längd på cirka 10 cm är denna nya generation ammunition utrustad med en optisk sensor och en 8-bitars processor. Under flygning roterar inte en sådan kula, och dess bana liknar en liten kryssningsmissil.

Stjärnhimlens djup lockar fortfarande människor, och jag skulle vilja att efterföljande prestationer inom området raketmotorer och ballistik endast skulle förknippas med vetenskapligt och praktiskt intresse och inte med militär konfrontation.

Forskningsrojekt

"Raketvetenskap:

dåtid nutid framtid"

Vetenskaplig handledare: Daria Vladimirovna

1. Introduktion. 3

2. Historien om raketvetenskapens ursprung. 4

3. Första stegen i rymden. 7

4. Moderna landvinningar inom astronautik. 14

5. Imitation av en raketuppskjutning hemma. 16

6. Sammanfattning. 17

7. Lista över använda referenser: 18

Introduktion

Ta reda på hur raketvetenskap började;

Utforska de första stegen i rymden,

Ta reda på om moderna prestationer inom astronautik,

Simulera en raketuppskjutning hemma.

Historien om raketvetenskapens ursprung

I slutet av 900-talet uppfann kineserna krut, som de till en början använde för att göra smällare, som de fäste vid pilspetsarna och lanserade mot sina fiender. Explosionerna skrämde hästarna och orsakade panik. Mycket snart märkte kinesiska vapensmeder att de ömtåliga smällarna flög på egen hand: så här upptäcktes principen om att skjuta upp en raket. Snart började krutet användas i stor utsträckning i militära angelägenheter, granater, kanoner och gevär. Militära strateger litade mer på direktavfyrda kanoner än ostyrda missiler, men flygprojektiler visade sig vara effektiva för att träffa stora mål. Det var uppfinningen av krut som blev grunden för uppkomsten av riktiga raketer. Raketer började förbättras. Med tiden har olika forskare beräknat hur mycket krut som behövdes för att skjuta upp en raket till månen. Och eftersom människan sedan urminnes tider drömde om att bryta sig loss från jorden och nå andra världar, kom vi till den punkten att vi började uppfinna en rymdraket. Till och med för 400 år sedan bevisades möjligheten till rymdflyg, men fram till mitten av 1900-talet fanns rymdfärder bara i huvudet på forskare och science fiction-författare. Och bara två designers S. Korolev och V. von Braun gjorde drömmen till verklighet.

1931 skapades en grupp för studier av jetframdrivning, ledd av Sergei Pavlovich Korolev. Forskaren fokuserade omedelbart sin uppmärksamhet på att skapa kryssningsmissiler. 17 augusti 1933 En hybridbränsleraket, GIRD-09, lyfte mot himlen, raketen steg över 400 meter och några månader senare avfyrades den första raketen som använde flytande jetbränsle, GIRD-X. Snart dök två enheter upp och testades framgångsrikt: RNII-212 och RNII-217. Studiet av jetframdrivning var av intresse inte bara för sovjetiska vetenskapsmän. Liknande arbete utfördes i Tyskland. År 1933 I Tyskland skedde den första uppskjutningen av en raket av den tyske forskaren von Braun - A-1.

Designen av denna raket visade sig vara instabil, vilket togs i beaktande när man skapade en ny raket: A-2. I slutet av 1934 lanserades två missiler av denna typ framgångsrikt från testplatsen. Båda missilerna hade en jetmotor med flytande drivmedel (LPRE). Redan 1936 skapades A-3-raketen, då gav Nazitysklands befäl klartecken för utvecklingen av raketprogrammet, och året därpå började tester av A-3. Raketen, till skillnad från sina föregångare, vägde mer och hade gasroder, vilket gjorde det möjligt att skjuta upp den vertikalt från avfyrningsrampen. Testerna slutade dock i misslyckande och von Braun började arbeta på A-5.

Efter att framgångsrikt ha lanserat A-5 gick designers vidare till arbetet med den stora A-4-raketen, som under kriget blev känd som V-2. Missilen, som vägde 13 ton och 14 meter hög, träffade mål på ett avstånd av upp till 300 km och täckte den på 5 minuter senare fungerade missilen som en modell för alla efterkrigsmissiler. Efter Tysklands kapitulation fortsatte tyska forskare att arbeta med att förbättra rakettekniken. Von Braun kapitulerade till amerikanerna och blev en av de ledande specialisterna inom det amerikanska rymdprogrammet.

Sovjetunionen och USA inledde en kapplöpning om innehav av tyska missilhemligheter. Amerikanerna fick tillsammans med von Braun inte bara dokumentation, utan även fabrikerna där V-2 tillverkades. Men några månader senare överlät detta territorium till Sovjetunionen, och en grupp forskare ledda av Korolev kom omedelbart dit. Raketforskarna fick i uppdrag att reproducera A-4-raketen. År 1948

Korolev testade framgångsrikt R-1-raketen, en något moderniserad kopia av V-2. Senare, 1953, stod designarna inför uppgiften att skapa en raket som kan leverera en löstagbar stridsspets som väger 5 ton till ett avstånd på upp till 8 tusen km. S.P. Korolev bestämde sig för att överge det tyska arvet han var tvungen att utveckla en helt ny raket, som ännu inte fanns. Trots att den nya militärordern var designad för en ny typ av kärnvapen hade Korolev möjlighet att skapa en raket som kunde skjuta upp ett skepp i rymden. Eftersom motorn som kunde sätta en sådan belastning i omloppsbana inte fanns ens i projekten, föreslog Korolev en revolutionerande raketdesign. Den bestod av fyra block av det första steget och ett block av det andra, parallellkopplade. Detta system kallades ett "paket". Dessutom började motorerna arbeta från marken. Den 15 maj 1957 skedde den första uppskjutningen av en ny raket, som fick namnet R-7. Framgången och, som en konsekvens, tillförlitligheten hos designen och mycket hög effekt för en ballistisk missil gjorde det möjligt att använda R-7 som ett bärraket. Det var bärraketer som öppnade rymdåldern för människan.

Första stegen i rymden

Korolev tillverkade raketer för militären, men drömde om att starta rymdutforskning med deras hjälp. Våren 1954 bestämde han, tillsammans med akademikern M.V. Keldysh och en grupp forskare från Vetenskapsakademin, vilka problem som artificiella jordsatelliter skulle lösa. Korolev vädjade till regeringen med en begäran om att tillåta användningen av en ny raket för att skjuta upp en rymdsatellit. Chrusjtjov gick med på det, och i början av 1956 antogs en resolution om skapandet av en konstgjord jordsatellit som vägde 1000-1400 kg med utrustning för vetenskaplig forskning som vägde 200-300 kg. Forskare började arbeta på två satelliter samtidigt. Det första så kallade "objekt-D" vägde mer än 1,3 ton och hade 12 vetenskapliga instrument ombord. Dessutom var den utrustad med solpaneler, som drev Mayak-radiosändaren och en bandspelare för inspelning av telemetri i de delar av omloppsbanan som var oåtkomliga för markbaserade spårningsstationer. Men innan starten bröt han ihop. För att förhindra att rymdfarkosten överhettas i solen utvecklades ett termoregleringssystem för gas inne i satelliten. Dessutom uppfanns ett originalkylsystem. Således hade "objekt-D", som var tänkt att öppna rymdåldern, alla system för moderna rymdfarkoster. Det var en fullfjädrad rymdforskningsstation.

Den andra satelliten var biologisk. Det var huvudkåpan på R-7, i vilken forskarna placerade en tryckkabin för djuret och behållare med vetenskaplig och mätutrustning. Satelliten hade en massa på mer än ett halvt ton och var tänkt att gå i omloppsbana efter "objekt-D". Syftet med hans uppskjutning av bollen är ganska enkelt - att bevisa att en levande varelse är kapabel att flyga ut i rymden och hålla sig vid liv.

Den första som flög ut i rymden var dock inte en satellit laddad med vetenskaplig utrustning, utan en liten metallkula utrustad med en enkel radiosändare. Denna enhet kallades den "enklaste satelliten", eller PS. En metallkula med en diameter på drygt en halv meter, bestående av två halvklot fästa med 36 bultar, hade en massa på endast 83 kg.

4 antenner med en längd på 2,5 och 2,4 meter installerades på den. Det förseglade aluminiumhöljet var fyllt med kväve, detta var tänkt att skydda enheten från överhettning. Inuti fanns också två sändare som vägde 3,5 kg och tre batterier. Radiosignalerna den sände gjorde det möjligt att utforska de övre lagren av jonosfären.

Den enklaste satelliten sattes ihop på rekordtid. Den 15 februari 1957 antogs en resolution om dess tillkomst och den 4 oktober samma år gick den i omloppsbana. "Beep-Beep"-signalen som alla radioamatörer tog emot förebådade början på en ny rymdålder. PS-1 tillbringade 92 dagar i omloppsbana, och redan den 4 november, exakt en månad efter lanseringen, gick PS-2 ut i rymden med hunden Laika ombord. Den första levande varelsen var tänkt att överleva i omloppsbana i en vecka, men enheten överhettades och hunden dog snabbt. Ändå uppnåddes huvudmålet - Korolev bevisade möjligheten att flyga en levande varelse ut i rymden.

Laika var den första levande varelsen som gick ut i rymden, men hon var långt ifrån det första djuret som flög i en raket. Forskare i Sovjetunionen och USA använde djur för att studera överbelastningar under flygning. Amerikanerna föredrog att flyga apor, och vi föredrog att flyga hundar, som vi hittade på gårdarna till Institute of Aviation Medicine. Forskare har tränat hundar att bära speciella kläder och äta fuktad mat från en automatisk matare, eftersom det är omöjligt att varva i noll gravitation. Hundarna genomgick träning, förberedde sig för överbelastning och utkastning.

Samma år hade S.P. Korolev började forskning om att skapa en bemannad satellitrymdfarkost. Uppskjutningsfarkosten skulle vara R-7. Beräkningar har visat att den är kapabel att leverera last som väger mer än 5 ton till låg omloppsbana om jorden.

Samtidigt började Korolevs byrå arbetet med rymdfarkosten Vostok. Totalt skapades tre typer av fartyg: Vostok-1k-prototypen, på vilken systemen testades, Vostok-2k-spaningssatelliten och Vostok-3k, avsedd för mänskliga flygningar ut i rymden.

Efter att ha avslutat arbetet med den framtida rymdfarkosten Vostok var det dags för testning. Den första som flög på satellitskeppet var dockan, följt av hundarna. Den 19 augusti 1960 sköts rymdfarkosten Sputnik 5, som var en prototyp av rymdfarkosten Vostok, upp i rymden från Baikonur Cosmodrome. Hundarna Belka och Strelka gick på fartyget.

De tillbringade ungefär ett dygn i omloppsbana och återvände säkert till jorden. Under flera månader fanns det fortfarande försök att skjuta upp hundar i rymden, men alla misslyckades och hundarna dog. S.P. Korolev kunde inte skicka en man ut i rymden förrän han var säker på att fartyget var pålitligt och att astronauten skulle återvända till jorden i god bevaring, så hunduppskjutningar fortsatte. Den 9 mars 1961 lanserades rymdfarkosten Sputnik 9 med en skyltdocka, en hund Chernushka, en mus och ett marsvin ombord. När du återvände efter att ha kommit in i atmosfärens täta skikt, kastades dummyn framgångsrikt ut och djuren landade i nedstigningsmodulen.

Zvezdochka var nästa som gick ut i rymden. Den 25 mars gick en rymdfarkost med en hund och en dummy ombord i omloppsbana, utförde en serie tester och återvände till jorden. Rymdfarkostens säkerhet bevisades, och nu gav Korolev, med ett lugnt hjärta, klartecken för mänsklig flykt. Den ensitsiga rymdfarkosten Vostok bar en astronaut i omloppsbana, som flög i en rymddräkt. Det livsuppehållande systemet var designat för 10 dagars flygning. Efter slutförandet av forskningsprogrammet separerades nedstigningsmodulen från fartyget, som levererade astronauten till marken. På en höjd av 7 km kastade astronauten ut och landade separat från nedstigningsmodulen. Men i nödfall kunde han inte lämna enheten. Rymdfarkostens totala massa nådde 4,73 ton, längden (utan antenner) 4,4 m och maximal diameter 2,43 m. Facken var mekaniskt förbundna med varandra med hjälp av metallband och pyrotekniska lås. Fartyget var utrustat med system: automatisk och manuell styrning, automatisk orientering till

Solen, manuell orientering mot jorden, livstöd, designad för att upprätthålla en intern atmosfär nära jordens atmosfär i sina parametrar i 10 dagar, kommando- och logikkontroll, strömförsörjning, termisk kontroll och landning.

Rymdfarkostens vikt tillsammans med det sista steget av uppskjutningsfordonet var 6,17 ton, och deras sammanlagda längd var 7,35 m. Vid utvecklingen av nedstigningsfordonet valde formgivarna en asymmetrisk sfärisk form, som den mest välstuderade och med stabila aerodynamiska egenskaper. för alla områden vid olika hastigheter. Denna lösning gjorde det möjligt att tillhandahålla en acceptabel massa av termiskt skydd för enheten och implementera det enklaste ballistiska schemat för nedstigning från omloppsbana.

Samtidigt avgjorde valet av ett ballistiskt nedstigningsschema de höga överbelastningar som personen som arbetade ombord på fartyget fick uppleva. Nedstigningsfordonet hade två fönster, varav ett var placerat på ingångsluckan, strax ovanför astronautens huvud, och det andra, utrustat med ett speciellt orienteringssystem, i golvet vid hans fötter.

Den 12 april 1961 lanserades en 8k78 bärraket med rymdfarkosten Vostok från Baikonur Cosmodrome. Ombord på fartyget var pilot-kosmonauten Yuri Gagarin, som var den förste att övervinna sin infödda planets gravitation och gå in i en låg omloppsbana om jorden. "Vostok" gjorde ett varv runt jorden, flygningen varade i 108 minuter. Flygningen av rymdfarkosten Vostok med en person ombord var resultatet av det hårda arbetet av sovjetiska forskare, ingenjörer, läkare och specialister inom olika teknikområden. Den 6 augusti 1961 sjösattes fartyget, kallat Vostok-2, med pilot-kosmonauten G.S. Titov. Flygningen varade i 25 timmar. Orbitalflygningen och nedstigningen gick bra. En professionell reportagefilmkamera installerades på Vostok-2-fartyget, modifierad för filmning ombord. Med den här kameran togs ett 10-minuters fotografi av jorden genom fartygets fönster.

Astronauten valde själv de objekt som skulle fotograferas och försökte få fram material som illustrerar bilderna han observerade under flygningen. Det resulterande högkvalitativa materialet visades allmänt på tv, publicerades i nationella tidningar och väckte intresset hos forskarsamhället för att studera bilder av jorden från rymden. Nästa steg var Voskhod-programmet för människans intåg i rymden. För detta ändamål ändrades designen. Tvåsitsiga Voskhod-2 var utrustad med en uppblåsbar luftslusskammare, som avfyrades tillbaka efter användning. Utanför kameran installerade konstruktörerna en filmkamera, cylindrar med lufttillförsel för uppblåsning och tillförsel av syre. En speciell Berkut-rymddräkt utvecklades för flygningen. Dräkten hade ett flerskiktigt hermetiskt skal, med vilket trycket upprätthölls, och på utsidan fanns en speciell beläggning som skyddade mot solljus. Den 18 mars 1965 lanserades Voskhod-2 med kosmonauterna Belyaev och Leonov. En och en halv timme efter flygningens början öppnade Leonov den yttre luckan och gick ut i rymden.

Uppskjutningarna av rymdfarkoster markerade en ny era inom rymdutforskning. 1962 började designers designa rymdfarkosten Soyuz för att flyga runt månen. Samtidigt med sovjetiska forskare började den amerikanska rymdorganisationen utveckla ett månprogram de ville bli de första att utforska månens yta. Lunokhods skapades för att studera månens yta. Nya bärraketer och rymdfarkoster, som Apollo, skapade av NASA-forskare, för att bära astronauter till månens yta. Den 16 juli 1969 lanserades Apollo 11. Månmodulen landade på månen. Neil Armstrong gick ner på månens yta den 21 juli 1969 och gjorde den första månlandningen i mänsklighetens historia. Rymdskepp kunde inte ge en lång vistelse i omloppsbana, så forskare började fundera på att skapa en orbitalstation. 1971 lanserades Salyut omloppsstation i omloppsbana med hjälp av Proton-raketen. 2 år senare lanserade USA Skylab-stationen.

Orbital stationer (OS) var avsedda för långvarig vistelse av människor i låg omloppsbana om jorden, för att utföra vetenskaplig forskning i yttre rymden, observationer av planetens yta och atmosfär. Det som skilde OS från konstgjorda satelliter var närvaron av en besättning, som periodvis ersattes med transportfartyg. Fartygen bar besättningsbyten, bränsletillförsel och material till stationen, och även livräddningsutrustning för besättningen. Uppehållstiden vid omloppsstationen berodde på om den kunde tankas och repareras i tid. Därför, när man utvecklade den tredje generationens orbitalstation Salyut, beslutades det att skapa ett lastfartyg på grundval av den bemannade Soyuz-rymdfarkosten, som senare fick namnet Progress. Under designen användes system ombord och designen av rymdfarkosten Soyuz. "Progress" hade tre huvudfack: ett förseglat lastutrymme med en dockningsenhet, som inrymde material och utrustning som levererades till stationen, ett tankningsfack och ett instrumenteringsfack.

1979 började sovjetiska designers arbetet med en ny typ av långtidsstationer. 280 organisationer arbetade med "The World". Basenheten sköts upp i omloppsbana den 20 februari 1986. Sedan, under loppet av 10 år, dockades ytterligare sex moduler efter varandra. Sedan 1995 började utländska besättningar besöka stationen. Dessutom besökte 15 expeditioner stationen, 14 av dem internationella.

Stationen tillbringade 5 511 dagar i omloppsbana. I slutet av 1990-talet började många problem på stationen på grund av ständiga fel på olika instrument och system. Efter en tid togs beslutet att kasta Mir. Den 23 mars 2001 sänktes stationen, som hade fungerat tre gånger längre, i Stilla havet. Samma 1979 byggde amerikanska designers den första skytteln, rymdfärjan och återanvändbara transportfarkoster. Skytteln skjuter upp i rymden, utför manövrar i omloppsbana som en rymdfarkost och återvänder till jorden som ett flygplan. Man förstod att skyttlarna skulle rusa som skyttlar mellan låg omloppsbana och jorden och leverera nyttolaster i båda riktningarna. Fartygen började användas för att skjuta upp last i omloppsbana på en höjd av 200-500 km, bedriva forskning och serva rymdstationer.