Який космічний апарат був штучним супутником астероїда? Космічні апарати та техніка

Спілка ТМА-6

Космічний апарат (КА) - загальна назва технічних пристроїв, що використовуються для виконання різноманітних завдань у космічному просторі, а також проведення дослідницьких та інших робіт на поверхні різних небесних тіл. Засобами доставки космічних апаратів на орбіту є ракети-носії або літаки.

Космічний апарат, одним із основних завдань якого є транспортування людей або обладнання у верхній частині земної атмосфери - так званому, ближньому космосі, називають космічним кораблем (КК) або космічним літальним апаратом (КЛА).

Області використання космічних апаратів зумовлюють їх поділ за такими групами:

суборбітальні;
навколоземні орбітальні, що рухаються геоцентричними орбітами штучних супутників Землі;
міжпланетні (експедиційні);
напланетні.

Прийнято розрізняти автоматичні супутники (ШСЗ) та пілотовані космічні апарати. До пілотованих космічних апаратів, зокрема відносять усі види пілотованих космічних кораблів (КК) та орбітальних космічних станцій (ОС). (Незважаючи на те, що сучасні орбітальні станції здійснюють свій політ в області ближнього космосу, і формально можуть називатися «Космічними літальними апаратами», у традиції, що склалася, їх називають «Космічними апаратами».)

Назва «Космічний літальний апарат» іноді також використовується для позначення активних (тобто маневруючих) ШСЗ з метою підкреслення їх відмінностей від пасивних супутників. У більшості випадків значення термінів «Космічний літальний апарат» та «Космічний апарат» синонімічні та взаємозамінні.

У проектах створення орбітально-гіперзвукових літальних апаратів, що активно досліджуються останнім часом, як частин авіаційно-космічних систем (АКС) часто використовують ще назви повітряно-космічний апарат (ВКА), позначаючи космоплани і космолоти АКС, призначені для виконання керованого польоту, як у безповітряному кіс. просторі, і у щільній атмосфері Землі.

У той час як країн, які мають ШСЗ - кілька десятків, найскладніші технології автоматичних повертаються і міжпланетних КА освоїли лише кілька країн - СРСР/Росія, США, Китай, Японія, Індія, Європа/ESA. Пілотовані КК мають лише перші три з них (крім того, Японія та Європа мають КА, які відвідують люди на орбіті, у вигляді модулів та вантажівок МКС). Також тільки перші три з них мають технології перехоплення ШСЗ на орбіті (хоча Японія та Європа близькі до неї через проведення стикувань).

2005 року відбулося 55 запусків космічних апаратів (самих апаратів було більше, оскільки за один запуск може виводитися кілька апаратів). Перед Росії припало 26 запусків. Число комерційних запусків становило 18.

Космічний апарат

За режимом роботи розрізняють такі типи космічних апаратів:

штучні супутники Землі - загальна назва всіх апаратів, що знаходяться на геоцентричній орбіті, тобто обертаються навколо Землі
автоматичні міжпланетні станції (космічні зонди) - апарати, що здійснюють переліт між Землею та іншими космічними тілами; при цьому вони можуть як виходити на орбіту навколо тіла, що вивчається, так і досліджувати їх з пролітних траєкторій, деякі апарати після цього прямують за межі Сонячної системи
космічні кораблі, автоматичні або пілотовані, - використовуються для доставки вантажів та людини на орбіту Землі; існують плани польотів на орбіти інших планет
орбітальні станції - апарати, призначені для довготривалого перебування та роботи людей на орбіті Землі
апарати, що спускаються - використовуються для доставки людей і матеріалів з орбіти навколо або міжпланетної траєкторії на поверхню планети
планетоходи - автоматичні лабораторні комплекси або транспортні засоби для переміщення по поверхні планети та іншого небесного тіла

За наявності функції повернення:

Повертаються - передбачають повернення людей і матеріалів на Землю, здійснюючи м'яку або тверду посадку
Неповертаються - під час вироблення ресурсу зазвичай сходять із орбіти і згоряють у атмосфері

По виконуваних функцій виділяють такі класи:

метеорологічні
навігаційні
супутники зв'язку, телемовлення, телекомунікаційні супутники
науково-дослідні
геофізичні
геодезичні
астрономічні
дистанційного зондування Землі
розвідувальні та військові супутники
інші
Багато космічних апаратів виконують відразу кілька функцій.

Також за масовими характеристиками:

фемто- - до 100 г
піко- - до 1 кг
нано- - 1-10 кг
мікро- - 10-100 кг
міні- - 100-500 кг
малі – 500-1000 кг
великі – понад 1000 кг

У випадку, в польоті космічного апарату виділяються ділянку виведення, ділянку орбітального польоту і ділянку посадки. На ділянці виведення космічний апарат має придбати необхідну космічну швидкість у заданому напрямку. Орбітальна ділянка характеризується інерційним рухом апарату відповідно до законів небесної механіки. Посадкова ділянка покликана погасити швидкість апарату, що повертається до допустимої посадкової швидкості.

Космічний апарат складається з декількох складових частин, перш за все - це цільова апаратура, яка забезпечує виконання завдання, що стоїть перед космічним апаратом. Крім цільової апаратури зазвичай присутня ціла низка службових систем, які забезпечують тривале функціонування апарату в умовах космічного простору, це: системи енергозабезпечення, терморегуляції, радіаційного захисту, управління рухом, орієнтації, аварійного порятунку, посадки, управління, відділення від носія, поділу та поділу бортового радіокомплексу, життєзабезпечення. Залежно від виконуваної космічним апаратом функції окремі з перелічених службових систем можуть бути відсутні, наприклад, супутники зв'язку немає систем аварійного порятунку, життєзабезпечення.

Переважна більшість систем космічного апарату вимагають електроживлення, як джерело електроенергії зазвичай використовується зв'язка із сонячних батарей та хімічних акумуляторів. Рідше використовуються інші джерела, такі як паливні елементи, радіоізотопні батареї, ядерні реактори, одноразові гальванічні елементи.

Космічний апарат безперервно отримує тепло від внутрішніх джерел (прилади, агрегати і т. д.) та від зовнішніх: прямого сонячного випромінювання, відбитого від планети випромінювання, власного випромінювання планети, тертя про залишки атмосфери планети на висоті апарату. Також апарат втрачає тепло у вигляді випромінювання. Багато вузлів космічних апаратів вимогливі до температурного режиму, не зазнають перегріву або переохолодження. Підтримкою балансу між одержуваною тепловою енергією та її віддачею, перерозподілом теплової енергії між конструкціями апарату і таким чином забезпеченням заданої температури займається система забезпечення теплового режиму.

Система управління космічного апарату – здійснює управління рухової установкою апарату із забезпечення орієнтації апарату, виконання маневрів. Зазвичай має зв'язку з цільовою апаратурою, іншими службовими підсистемами з метою контролю та керування їх станом. Як правило, здатна обмінюватися за допомогою бортового радіокомплексу із наземними службами управління.

Для забезпечення контролю стану космічного апарату, управління, передачі з цільової апаратури потрібен канал зв'язку з наземним комплексом управління. Здебільшого при цьому використовується радіозв'язок. При великому віддаленні КА від Землі потрібні гостроспрямовані антени та системи їх наведення.

Система життєзабезпечення необхідна для пілотованих КА, а також для апаратів, на борту яких здійснюються біологічні експерименти. Включає запаси необхідних речовин, а також системи регенерації та утилізації.

Система орієнтації космічного апарату включає пристрої визначення поточної орієнтації КА (сонячний датчик, зоряні датчики тощо) та виконавчі органи (двигуни орієнтації та силові гіроскопи).

Двигуна установка космічного апарату дозволяє змінювати швидкість та напрямок руху КА. Зазвичай використовується хімічний ракетний двигун, але це можуть бути електричні, ядерні та інші двигуни; може застосовуватися також сонячне вітрило.

Система аварійного порятунку космічного апарату характерна для пілотованих космічних апаратів, а також для апаратів з ядерними реакторами (УС-А) та ядерними боєзарядами (Р-36орб).

14 років минуло від дня першої м'якої посадки земного апарату на астероїд. 14 лютого 2001 року на навколоземний астероїд Ерос сів космічний апарат NEAR Shoemaker. А роком раніше, 14 лютого 2000 року, апарат вийшов на орбіту Ероса, де зробив перші знімки і зібрав дані про поверхню.

Ерос – перший відкритий навколоземний астероїд. Його виявив астроном Карл Вітт у 1898 році. У далекому майбутньому, як вважали 1996 року вчені, можливе зіткнення Ероса із Землею. Першим штучним супутником астероїда став апарат NEAR SpaceCraft.

Корпус апарату мав форму призми, зверху встановили сонячні батареї. На верхній підставі призми – антена діаметром 1,5 метра. Загальна маса з паливом – 805 кг, без палива – 487 кг. Для досліджень він використовував мультиспектральну камеру, ІЧ-спектрометр, лазерний висотометр, гамма-рентгенівський спектрометр, магнітометр та радіоосцилятор.

17 лютого 1996 року запустили космічний апарат NEAR, він попрямував у бік астероїда Матільда. Шлях зайняв 16 місяців. 1997 року апарат пролетів на відстані 1200 кілометрів від астероїда, зробивши п'ятсот знімків.

14 лютого 2000 року NEAR Shoemaker вийшов на орбіту Ероса з періодом звернення 27,6 днів, де провів наступний рік. Тоді він зробив перші знімки астероїда і зібрав дані про його поверхню та геологію. Нижче – перший знімок після виходу на орбіту.

14 лютого 2001 року вийшла новина про успішну м'яку посадку космічного апарату на поверхню астероїда. Посадка відбулася о 15:01:52, завершивши шлях апарату 3,2 мільярда кілометрів. Вертикальна швидкість склала менше чотирьох миль на годину.

Космічний апарат NEAR Shoemaker спочатку мав ім'я Spacecraft, пізніше був названий на честь загиблого в автокатастрофі 1997 року американського геолога Юджина Шумейкера. Він заснував новий напрямок у науці – астрогеологію. Останки вченого були поховані на Місяці, у «кратері Шумейкера».

(КА), різні види літальних апаратів, оснащених спеціальним обладнанням та призначених для польотів у космос або в космосі в наукових, народногосподарських (комерційних) та інших цілях (див. Космічний політ). Перший у світі космічний апарат був запущений в СРСР 4 жовтня 1957 року, перший пілотований космічний апарат - корабель «Схід» під керуванням громадянина СРСР Ю.А.Гагаріна - 12 квітня 1961 року.
Космічні апарати поділяються на дві основні групи: навколоземні орбітальні апарати – штучні супутники Землі (ІСЗ); міжпланетні космічні апарати, що виходять за межі сфери дії Землі – штучні супутники Місяця (ІСЛ), Марса (ІСМ), Сонця (ІСС), міжпланетні станції тощо. За основним призначенням космічні апарати поділяються на науково-дослідні, випробувальні та спеціалізовані (останні 2 види космічних апаратів називають також прикладними). Науково-дослідні космічні апарати проводять комплекс науково-технічних експериментів, дослідження медико-біологічного характеру, вивчають космічне середовище та явища природи, визначають характеристики та константи космічного простору, параметри Землі, інших планет та небесних тіл. Випробувальні космічні апарати використовуються для перевірки та відпрацювання в умовах космічного польоту елементів конструкції, систем агрегатів і блоків зразків, що розробляються, і способів їх застосування. Спеціалізовані космічні апарати вирішують одну або кілька завдань прикладного характеру в народно-господарських (комерційних) або військових цілях, наприклад, зв'язку та управління, розвідки, навігації тощо.
Конструкція космічного апарату може бути компактною (з постійною конфігурацією при виведенні на орбіту і в польоті), що розгортається (конфігурація змінюється на орбіті рахунок розкриття окремих елементів конструкції) і надувної (задана форма на орбіті забезпечується рахунок наддуву оболонки).
Розрізняють легкі космічні апарати з масою не більше кілограмів до 5 тонн; середні – до 15 тонн; важкі - до 50 тонн та надважкі - 50 тонн і більше. По конструктивно-компонувальній основі космічні апарати бувають моноблочні, багатоблочні та уніфіковані. Конструкція моноблочного космічного апарату складає єдину та функціонально неподільну базову основу. Багатоблочний космічний апарат виконаний з функціональних блоків (відсіків) та у конструктивному відношенні допускає зміну призначення шляхом заміни окремих блоків (їх нарощування) на Землі або на орбіті. Базова конструктивно-компонувальна основа уніфікованого космічного апарату дозволяє шляхом встановлення відповідної апаратури створювати апарати різного призначення.
За способом управління космічні апарати поділяються на автоматичні, пілотовані (населені) і комбіновані (відвідувані). Останні 2 типи називають також космічними кораблями (КК) чи космічними станціями (КС). Автоматичний космічний апаратмає комплекс бортового обладнання, що не вимагає екіпажу на борту та забезпечує виконання заданої автономної програми. Пілотований космічний апаратпризначається до виконання завдань з участю людини (екіпажу). Комбінований космічний апарат- різновид автоматичного, конструкція якого передбачає в процесі функціонування періодичне відвідування його космонавтами для проведення наукових, ремонтних, перевірочних, спеціальних та інших робіт. Відмінна риса більшості існуючих та майбутніх типів космічних апаратів - здатність до тривалого самостійного функціонування в умовах космічного простору, для якого характерні глибокий вакуум, наявність метеорних частинок, інтенсивна радіація та невагомість.
Космічний апарат включає корпус з конструктивними елементами, що забезпечує обладнання та спеціальну (цільову) апаратуру. Корпус космічного апарату є конструктивно-компонувальною основою для встановлення та розміщення всіх його елементів та відповідної апаратури. Забезпечуюче обладнання автоматичного космічного апарату передбачає наявність наступних систем: орієнтації та стабілізації, терморегулювання, енергоживлення, командно-програмної, телеметрії, траєкторних вимірювань, управління та навігації, виконавчих органів та ін. системи життєзабезпечення, аварійного порятунку та ін. Спеціальна (цільова) апаратура космічного апарату може бути оптичною, фотографічною, телевізійною, інфрачервоною, радіолокаційною, радіотехнічною, спектрометричною, рентгенівською, радіометричною, калориметричною, радіозв'язку та ретрансляції тощо. (Дивіться також Бортове обладнання космічного апарату).
Науково-дослідні космічні апаратичерез широке коло вирішуваних питань різноманітні за масою, розмірам, конструкції, типу використовуваних орбіт, характеру устаткування й устаткування. Маса їх коливається від кількох кілограмів до 10 тонн і більше, висота орбіт - від 150 до 400 000 кілометрів. До автоматичних науково-дослідних космічних апаратів належать радянські штучні супутники Землі серій "Космос", "Електрон", "Протон"; американські космічні апарати серій супутників-обсерваторій "Експлорер", "OGO", "OSO", "ВАТ" та ін., а також автоматичні міжпланетні станції. Окремі типи автоматичних дослідницьких космічних апаратів або засоби їхнього оснащення розроблені в НДР, ЧССР, Австрії, Великій Британії, Канаді, Франції, ФРН, Японії та інших країнах.
Космічні апарати серії «Космос» створені для досліджень навколоземного простору, випромінювань Сонця та зірок, процесів у магнітосфері Землі, вивчення складу космічних випромінювань та радіаційних поясів, флюктуації іоносфери та розподілу метеорних частинок у навколоземному просторі. Щороку запускається кілька десятків космічних апаратів цієї серії. До середини 1977 року було запущено понад 930 космічних апаратів «Космос».
Космічні апарати серії «Електрон» призначені для одночасного вивчення зовнішнього та внутрішнього радіаційних поясів та магнітного поля Землі. Орбіти еліптичні (висота перигею 400-460 кілометрів, апогею - 7000-68 000 кілометрів), маса космічного апарату 350-445 кілограм. Однією ракетою-носієм (РН) одночасно виводяться на ці орбіти 2 космічних апарати, різні за складом наукової апаратури, розмірами, конструкцією та формою; вони утворюють космічну систему.
Космічні апарати серії «Протон» використовувалися для комплексного вивчення космічних променів та взаємодій частинок надвисоких енергій із речовиною. Маса космічного апарату 12-17 тонн, відносна вага наукової апаратури 28-70%.
Космічний апарат «Експлорер» – один із американських автоматичних дослідницьких космічних апаратів. Маса його в залежності від розв'язуваного завдання коливається від кількох кілограм до 400 кілограм. За допомогою цих космічних апаратів вимірюється інтенсивність космічного випромінювання, вивчаються сонячний вітер та магнітні поля в районі Місяця, досліджуються тропосфера, верхні шари атмосфери Землі, рентгенівське та ультрафіолетове випромінювання Сонця тощо. Усього було здійснено 50 запусків.
Космічні апарати серії супутників-обсерваторій OGO, OSO, ВАТ мають вузькоспеціалізоване призначення. Космічні апарати OGO використовуються для геофізичних вимірювань і, зокрема, для дослідження впливу сонячної активності на фізичні параметри навколоземного простору. Маса 450-635 кілограмів. Космічні апарати «OSO» застосовувалися на дослідження Сонця. Маса 200-1000 кілограм, відносна вага наукової апаратури 32-40%. Призначення космічного апарату «ВАТ» – вести астрономічні спостереження. Маса 2000 кг.
Автоматичні міжпланетні станції (АМС) використовуються для польоту до інших небесних тіл та вивчення міжпланетного космічного простору. З 1959 запущено понад 60 автоматичних міжпланетних станцій (до середини 1977): радянські автоматичні міжпланетні станції серій "Місяць", "Венера", "Марс", "Зонд"; американські автоматичні міжпланетні станції серій "Марінер", "Рейнджер", "Піонер", "Сервеєр", "Вікінг" та ін. Ці космічні апарати дозволили розширити знання про фізичні умови Місяця, найближчих планет Сонячної системи - Марса, Венери, Меркурія, отримати комплекс наукових даних про властивості планет та міжпланетного простору. Залежно від призначення та розв'язуваних завдань до складу бортового обладнання автоматичні міжпланетні станції можуть входити різні автоматичні керовані агрегати та пристрої: дослідницькі апарати, що саморухаються, обладнані необхідним комплексом засобів (напр., апарати типу «місяцехід»), маніпулятори тощо. (Див. Космонавтика).
Випробувальні космічні апарати. У Радянському Союзі як автоматичні випробувальні космічні апарати використовуються різні модифікації космічних апаратів «Космос», у США - супутники типу «OV», «ATS», «GGTS», «Додж», «TTS», «SERT», «RW» та ін. За допомогою космічних апаратів серії «Космос» було досліджено характеристики та можливості систем терморегулювання та забезпечення життєдіяльності пілотованих космічних апаратів, відпрацьовано процеси автоматичного стикування супутників на орбіті, способи захисту елементів космічного апарату від випромінювань. Пілотовані та комбіновані (відвідувані) дослідні космічні апарати призначені для проведення медико-біологічних, фізико-хімічних та позаатмосферних астрономічних досліджень, досліджень космічного середовища, вивчення атмосфери Землі, її природних ресурсів тощо. До середини 1977 року здійснено 59 запусків пілотованих та відвідуваних космічних апаратів. Це радянські космічні кораблі (КК) та космічні станції (КС) серій "Схід", "Схід", "Союз", "Салют", американські - серій "Меркурій", "Джеміні", "Аполлон", "Скайлеб".
Спеціалізовані космічні апаратиНародно-господарського (комерційного) призначення служать для метеорологічних спостережень, зв'язку та дослідження природних ресурсів. Питома вага цієї групи до середини 70-х років склала близько 20% всіх космічних апаратів, що запускаються (виключаючи військові). Щорічний економічний виграш від застосування глобальної метеорологічної системи, яка використовує космічні апарати та забезпечує двотижневий прогноз, може становити, за деякими оцінками, близько 15 мільярдів доларів.
Метеорологічні космічні апаративикористовуються для отримання у глобальному масштабі інформації, за допомогою якої складаються надійні довгострокові прогнози. Застосування одночасно кількох космічних апаратів з телевізійною та інфрачервоною (ІЧ) апаратурою дозволяє безперервно спостерігати за розподілом і переміщенням хмарності по земній кулі, формуванням потужних повітряних вихорів, ураганів, штормів, забезпечувати контроль за тепловим режимом земної поверхні та атмосфери. та вологості, а також інші фактори, що мають важливе значення для складання прогнозу погоди. До метеорологічним космічним апаратам відносяться апарати типу "Метеор" (СРСР), "Тірос", "ESSA", "ITOS", "Німбус" (США).
Космічний апарат типу «Метеор» призначений для отримання комплексної метеоінформації у видимому та інфрачервоному (ІЧ) діапазонах спектру як з освітленої, так і з тіньової сторони Землі. Забезпечений тривісною електромеханічною системою орієнтації корпусу, автономною системою орієнтації сонячних батарей, системою терморегулювання, комплексом засобів управління. Спеціальна апаратура включає телевізійні та ІЧ-камери, комплекс актинометричних приладів скануючого та нескануючого типу.
Американський космічний апарат типу "Тірос" призначений для реєстрації ІЧ-випромінювань. Стабілізується обертанням. Діаметр 1 метр, висота 0,5 метра, вага 120-135 кілограм. Спеціальна апаратура - телевізійні камери та датчики. Зберігання отриманої інформації досі передачі на Землю здійснюється магнітним запам'ятовуючим пристроєм. До середини 1977 року запущено 10 космічних апаратів типу «Тірос».
Космічний апарат типу «ESSA» та «ITOS» - різновиди метеорологічних космічних апаратів. Маса "ESSA" 148 кілограм, "ITOS" 310-340 кілограм. До середини 1977 року запущено 9 космічних апаратів «ESSA» та 8 космічних апаратів «ITOS».
Космічний апарат типу «Німбус» – експериментальний метеорологічний космічний апарат для льотних випробувань бортового обладнання. Маса 377-680 кілограмів.
Зв'язкові космічні апаратиздійснюють ретрансляцію радіосигналів земних станцій, розташованих поза прямої видимості. Мінімальна дальність між станціями, коли ретрансляція інформації з допомогою зв'язкових космічних апаратів економічно доцільна, становить 500-1000 кілометрів. За способом ретрансляції інформації зв'язкові космічні системи поділяються на активні з використанням космічних апаратів, що перевипромінюють за допомогою бортової апаратури прийнятий сигнал («Блискавка», «Райдуга» - СРСР, «Сінком» - США, міжнародні «Інтелсат» та інші), і пасивні ( американські «Луна» та інші)
Космічні апарати типу «Блискавка» ретранслює телевізійні програми та здійснює далекий телефонний та телеграфний зв'язок. Маса 1600 кілограмів. Запускається на сильно витягнуті еліптичні орбіти з висотою апогею 40 000 кілометрів над Північною півкулею. Обладнаний потужною багатоканальною системою ретрансляції.
Космічний апарат типу «Райдуга» (міжнародний реєстраційний індекс «Стаціонар-1») призначений для забезпечення в сантиметровому діапазоні хвиль безперервного цілодобового телефонно-телеграфного радіозв'язку та одночасної передачі кольорових та чорно-білих програм центрального телебачення СРСР. Виводиться на близьку до геостаціонарної кругову орбіту. Забезпечений бортовою ретрансляційною апаратурою. Космічні апарати типу «Блискавка» та «Райдуга» входять до складу системи дальнього космічного радіозв'язку «Орбіта».
Космічний апарат типу «Інтелсат» служить цілям комерційного зв'язку. Регулярно експлуатується з 1965 р. Існує в чотирьох модифікаціях, що відрізняються можливостями ретрансляційної системи. «Інтелсат-4» - апарат циліндричної форми Маса, що стабілізується обертанням, після вигоряння палива 700 кілограм, діаметр 2,4 метра, висота (включаючи антенний блок) 5,3 метра. Має 3000–9000 каналів ретрансляційного зв'язку. Розрахункова тривалість оперативного використання космічного апарату не менше 7 років. До середини 1977 року здійснено 21 запуск космічних апаратів «Інтелсат» різних модифікацій.
Космічний апарат типу «Луна» - тривалий пасивний зв'язковий космічний апарат. Являє собою тонкостінну надувну сферичну оболонку із зовнішнім покриттям, що відбиває. З 1960 по 1964 в США здійснено 2 запуски космічних апаратів цього типу.
Космічні апарати на дослідження природних ресурсів Землідозволяють отримувати інформацію про природні умови материків і океанів, флору і фауну Землі, результати діяльності людини Інформація використовується в інтересах вирішення завдань лісового та сільського господарства, геології, гідрології, геодезії, картографії, океанології тощо. Розвиток цього напряму належить початку 70-х. Перший космічний апарат на дослідження природних ресурсів Землі типу «ERTS» запущено США у 1972. Дослідження природних ресурсів Землі проводиться також з допомогою спеціального комплексу приладів на космічних апаратах «Салют» (СРСР) і «Скаилеб» (США).
Космічний апарат типу «ERTS» створений на базі штучного супутника Землі «Німбус». Маса 891 кілограм. Спеціальна апаратура складається з 3 телевізійних камер, 4-капального телевізійного спектрометра з оптико-механічним скануванням, двох пристроїв відеозапису та системи прийому даних від земних станцій. Роздільна здатність камер 50 метрів з висоти 920 кілометрів. Розрахункова тривалість оперативного використання 1 рік.
За кордоном, головним чином у США, створено низку спеціалізованих космічних апаратів, що широко використовуються у військових цілях. Такі космічні апарати поділяються на розвідувальні, навігаційні, зв'язки та управління, багатоцільові. Розвідувальні космічні апарати проводять фотографічну, радіотехнічну, метеорологічну розвідку, виявляють пуски міжконтинентальних балістичних ракет (МБР), контролюють ядерні вибухи тощо. Фотографічна розвідка проводиться в США з 1959 року космічних апаратів типу «Діскаворер». Детальна фоторозвідка за допомогою космічного апарату «Самос» ведеться з 1961 року. Загалом до середини 1977 року запущено 79 таких космічних апаратів. "Самос" виконаний у вигляді контейнера з розвідувальним обладнанням, з'єднаного з другим ступенем ракети носія "Аджена". Космічні апарати "Самос" запускалися на орбіти з нахилом 95-110 ° і висотою в перигеї 130-160 кілометрів, в апогеї 450 кілометрів. Термін оперативного використання – до 47 діб.
Для періодичного спостереження за змінами на місцевості, попередньої розвідки будівництва об'єктів, виявлення обстановки у Світовому океані, картографування Землі та видачі цілевказівок для засобів детальної розвідки є космічні апарати оглядової фоторозвідки. Вони запускалися США до середини 1972 року. Їхні робочі орбіти мали нахил 65-100°, висоту в перигеї 160-200 кілометрів, в апогеї до 450 кілометрів. Термін оперативного використання від 9 до 33 діб. Космічні апарати могли маневрувати по висоті з метою виходу необхідні об'єкти чи район розвідки. Два фотоапарати робили зйомку широкої смуги місцевості.
Радіотехнічна розвідка ведеться в США з 1962 року космічного апарату типу «Феррет», призначеними для попередньої розвідки радіотехнічних систем у широкому діапазоні частот. Маса космічного апарату близько 1000 кілограмів. Вони запускаються на орбіти з нахилом близько 75 °, висотою 500 кілометрів. Бортові спецприймачі та аналізатори дозволяють визначати основні параметри радіотехнічних засобів (РТС): несучу частоту, тривалість імпульсів, режим роботи, місцезнаходження та структуру сигналу. Космічні апарати детальної радіотехнічної розвідки масою 60-160 кілограмів визначають параметри окремих радіотехнічних засобів. Експлуатуються на тих же висотах та орбітах з нахилом у межах 64-110°.
В інтересах військового відомства США використовуються метеорологічні космічні апарати "Торос", "Німбус", "ESSA", "ITOS" та ін. Так, США застосовували космічні апарати для метеозабезпечення військових дій у В'єтнамі в 1964-73. Дані про хмарність враховувалися американським військовим командуванням при організації бойових вильотів авіації, плануванні сухопутних та морських операцій, маскування авіаносців від в'єтнамської авіації в районах, над якими утворювалася густа хмарність тощо. З 1966 до середини 1977 у США запущено 22 космічні апарати цих типів. Метеорологічні космічні апарати США моделей «5В», «5С», «5D» обладнані двома телевізійними камерами для зйомки хмарності у видимому діапазоні спектру з роздільною здатністю 3,2 та 0,6 кілометра, двома камерами для зйомки в ІЧ-діапазоні з тією ж роздільною здатністю та приладами для вимірювання температур вертикального профілю атмосфери. Існують також спеціальні космічні апарати метеорологічної продрозвідки, які повідомляють дані про стан хмарності в районах, що підлягають зйомці фоторозвідувальними космічними апаратами.
Космічні апарати раннього виявлення запусків МБР почали створюватися США наприкінці 50-х (типу «Мидас», які з 1968 замінили космічними апаратами типу «IS»).
Космічні апарати типу "Мідас" оснащувалися детекторами ІЧ-випромінювань для виявлення смолоскипів двигунів МБР на середній частині активної ділянки траєкторії. Виводилися на полярні орбіти заввишки 3500-3700 км. Маса на орбіті 1,6-2,3 тонн (разом з останнім щаблем ракети носія).
Космічні апарати типу «IS» служать виявлення факелів МБР, запускаемых з наземних стартових установок і підводних човнів. Виводилися на орбіти, близькі до синхронних, заввишки, зазвичай, 32 000 - 40 000 кілометрів із нахилом близько 10°. Конструктивно космічні апарати виконані у вигляді циліндра діаметром 1,4 метра, завдовжки 1,7 метра. Повна маса 680-1000 кг (після вигоряння палива близько 350 кг). Можливий склад спеціальної апаратури – детектори ІЧ- та рентгенівського випромінювання, а також телевізійні камери.
Космічні апарати контролю ядерних вибухів розробляють у США з кінця 50-х років. З 1963 по 1970 запущено 6 пар космічних апаратів типу NDS на кругові орбіти висотою близько 110 000 кілометрів з нахилом 32-33 °. Маса космічних апаратів типу NDS перших пар 240 кілограм, останніх - 330 кілограм. Космічні апарати оснащені комплексом спеціальної апаратури для реєстрації ядерних вибухів на різних висотах та на Землі, стабілізуються обертанням. Термін оперативного використання – близько 1,5 року. У зв'язку зі створеним багатоцільовим космічним апаратом типу «IMEWS» запуски космічних апаратів «NDS» з початку 70-х років припинено.
Навігаційні космічні апарати використовуються для навігаційного забезпечення бойового патрулювання підводних човнів, надводних кораблів та інших рухомих одиниць. Експлуатаційна супутникова система визначення координат бойових кораблів з точністю 180-990 метрів складається з 5 космічних апаратів, замінюваних у міру виходу з ладу новими. Орбіти функціонування – полярні, висотою 900-1000 кілометрів.
Космічні апарати зв'язку та управління регулярно експлуатуються з 1966. У США до середини 1977 було запущено 34 космічні апарати типів «DCP», «DSCS-2» та ін.
Космічні апарати серії DCP вирішують завдання військового зв'язку. Одна ракета носій виводить до 8 космічних апаратів на орбіти висотою 33 000 – 34 360 кілометрів із малим нахилом (до 7,2°). Усього було запущено 26 космічних апаратів. Конструктивно космічні апарати масою 45 кілограмів виконано у вигляді багатогранника висотою 0,77 метра і діаметром 0,81 - 0,91 метра. На орбіті стабілізується обертанням зі швидкістю 150 об/хв. Бортовий приймач має до 11 дуплексних телефонних каналів. Космічні апарати «DSCS-2» вирішують завдання зв'язку на користь командування збройних сил США, і навіть тактичного зв'язку між військовими підрозділами не більше ТВД.
Багатоцільові космічні апарати військового призначенняслужать для раннього попередження про ракетний напад, виявлення ядерних вибухів та вирішення інших завдань. У США з 1974 року розроблена система «Сьюз» з використанням космічних апаратів «IMEWS» для ведення комплексної розвідки. Багатоцільовий космічний апарат типу «IMEWS» забезпечує вирішення 3 завдань: раннього виявлення запусків міжконтинентальних балістичних ракет та стеження за ними; реєстрації ядерних вибухів в атмосфері та на поверхні Землі; глобальної мстеорологічної розвідки. Маса близько 800 кілограм, конструктивно виконана у вигляді циліндра, що переходить у конус (довжина приблизно 6 метрів, максимальний діаметр близько 2,4 метра). Запускається на синхронні орбіти висотою близько 26 000 – 36 000 кілометрів та періодом обігу близько 20 годин. Оснащений комплексом спеціальної апаратури, основою якого є ІЧ- та телевізійні засоби. ІЧ-детектор, вбудований у телескоп, реєструє смолоскипи ракет.
До багатоцільових відноситься також космічний апарат типу "LASP"; призначений в основному для ведення оглядової та детальної фоторозвідки стратегічних об'єктів та картографування земної поверхні. З 1971 до середини 1977 року запущено 13 таких космічних апаратів на сонячносинхронні орбіти висотою в перигеї 150-180, в апогеї 300 кілометрів.
Розробка космічних апаратів та їх використання для космічних досліджень надали значний вплив на загальний науково-технічний прогрес, розвиток багатьох нових галузей прикладних наук і техніки. Космічні апарати знайшли широке практичне застосування у народному господарстві. До середини 1977 всього було виведено понад 2000 космічних апаратів різних типів, у тому числі радянських понад 1100, іноземних близько 900, на той час постійно знаходилося на орбітах близько 750 космічних апаратів.
Література: Освоєння космічного простору у СРСР. [Офіційні повідомлення друку за 1957-1975] M., 1971 – 77; Зайцев Ю.П. Супутники "Космос" М., 1975; Конструювання наукової космічної апаратури. М., 1976, Ільїн В.А, Кузмак Г.Є. Оптимальні перельоти космічних апаратів із двигунами великої тяги. M, 1976, Одинцов В.А., Анучин В.М. Маневрування у космосі. M, 1974; Коровкін О.С. Системи керування космічних апаратів. М., 1972; Космічні траєкторні виміри. M, 1969, Інженерний довідник з космічної техніки. Вид 2-ге. M, 1977. Орбіти співробітництва Міжнародного зв'язку СРСР у дослідженні та використанні космічного простору. М., 1975, Пілотовані космічні кораблі. Проектування та випробування. Пров. з англ. М., 1968. А.М.Бєляков, Е.Л.Палагін, Ф.Р.Ханцеверов.

Успішні місії

Венера

Успішні місії

Поточні місії

Місяць

Успішні місії

• Клементіна - 25 січня 1994 року. Мета - картографування та спостереження Місяця в різних діапазонах: видимому, УФ, ІЧ; лазерна альтиметрія та гравіметрія. Вперше було складено глобальна карта елементного складу Місяця, виявили великі запаси льоду її південному полюсі.
• Lunar Prospector - 7 січня 1998 року. Було уточнено можливий обсяг льоду на південному полюсі Місяця, його вміст у ґрунті оцінили в 1-10 %, ще сильніший сигнал вказує на наявність льоду на північному полюсі. На звороті Місяця магнітометром було виявлено порівняно потужні локальні магнітні поля - 40 нТл, які сформували 2 невеликі магнітосфери діаметром близько 200 км. По обуреннях у русі апарату було виявлено 7 нових масконів. Було проведено першу глобальну спектрометричну зйомку в гамма-променях, за підсумками якої було складено карти розподілу титану, заліза, алюмінію, калію, кальцію, кремнію, магнію, кисню, урану, рідкісноземельних елементів та фосфору, та створено модель гравітаційного поля Місяця з гармоніками 100-го порядку, що дозволяє дуже точно розраховувати орбіту супутників Місяця.
• Смарт-1 – 27 вересня 2003 року. Апарат створювався як експериментальна АМС для відпрацювання перспективних технологій, насамперед – електрореактивної рухової установки для майбутніх місій до Меркурія та Сонця.
• Кагуя – 14 вересня 2007 року. Отримані дані дали можливість скласти топографічну карту Місяця з роздільною здатністю близько 15 км. За допомогою допоміжного супутника «Окіна» вдалося скласти карту розподілу сил тяжіння на звороті Місяця. Також отримані дані дозволили зробити висновки про згасання вулканічної активності Місяця 2,84 мільярда років тому.
• Чан'є-1 - 24 жовтня 2007 року. Планувалося, що апарат виконає кілька завдань: побудова тривимірної топографічної карти Місяця - для наукових цілей та визначення місця посадок майбутніх апаратів; складання карт розподілу хімічних елементів типу титану та заліза (необхідні для оцінки можливості промислової розробки родовищ); оцінка глибинного розподілу елементів за допомогою мікрохвильового випромінювання - допоможе уточнити як розподіляється гелій-3 і чи великий його вміст; вивчення середовища між Землею та Місяцем, наприклад, «хвостової» області магнітосфери Землі, плазми у сонячному вітрі тощо.
• Чандраян-1 – 22 жовтня 2008 року. До основних цілей запуску «Чандраян-1» входить пошук корисних копалин та запасів льоду в полярних регіонах Місяця, а також складання тривимірної карти поверхні. Частина програми – запуск ударного зонда. Він був запущений з навколомісячної орбіти і протягом 25 хвилин досяг поверхні Місяця, здійснивши жорстку посадку. Викиди місячної породи на місці падіння модуля будуть проаналізовані орбітальним апаратом. Дані, отримані під час жорсткої посадки ударного зонда, будуть використані для м'якої посадки майбутнього індійського місяцехода, доставка якого на Місяць запланована під час польоту наступного зонда «Чандраян-2».
• Lunar Crater Observation and Sensing Satellite - 18 червня 2009 року. Від польоту LCROSS очікувалося отримати остаточні відомості про наявність водяного льоду на південному полюсі місяця, який міг би відіграти важливу роль для майбутніх пілотованих експедицій на Місяць. 9 жовтня 2009 року об 11:31:19 UTC у районі кратера Кабеус впав розгінний блок «Центавр». Внаслідок падіння викинуто хмару з газу та пилу. LCROSS пролетів крізь викинуту хмару, аналізуючи речовину, підняту з дна кратера і впав у той самий кратер об 11:35:45 UTC, встигнувши передати на Землю результати своїх досліджень. З місячної орбіти за падінням стежив зонд LRO, з навколоземної - космічний телескоп Хаббл і європейський супутник Odin. З Землі – великі обсерваторії.
• Gravity Recovery and Interior Laboratory - 10 вересня 2011 року. Програма вивчення гравітаційного поля та внутрішньої будови Місяця, реконструкції її теплової історії.
• - 4 вересня 2013 року. Після завершення місії 17 квітня2014 року LADEEзіткнувся з поверхнею Місяця

Космічні апарати у всьому своєму різноманітті - одночасно гордість та турбота людства. Їхньому створенню передувала багатовікова історія розвитку науки та техніки. Космічна ера, яка дозволила людям з боку поглянути на світ, в якому вони живуть, піднесла нас на новий щабель розвитку. Ракета у космосі сьогодні – це не мрія, а предмет турбот висококласних фахівців, перед якими стоять завдання щодо удосконалення існуючих технологій. Про те, які види космічних апаратів виділяють і чим вони відрізняються один від одного, йтиметься в статті.

Визначення

Космічні апарати – узагальнена назва для будь-яких пристроїв, призначених для роботи в умовах космосу. Є кілька варіантів їхньої класифікації. У найпростішому випадку виділяють космічні апарати пілотовані та автоматичні. Перші, у свою чергу, поділяються на космічні кораблі та станції. Різні за своїми можливостями та призначенням, вони подібні багато в чому за будовою та обладнанням.

Особливості польоту

Будь-який космічний апарат після старту проходить через три основні стадії: виведення на орбіту, власне політ та посадка. Перший етап передбачає розвиток апаратом швидкості, яка потрібна на виходу у космічний простір. Щоб потрапити на орбіту, її значення має бути 7,9 км/с. Повне подолання земного тяжіння передбачає розвиток другої рівної 11,2 км/с. Саме так рухається ракета у космосі, коли її метою є віддалені ділянки простору Всесвіту.

Після звільнення від тяжіння слідує другий етап. У процесі орбітального польоту рух космічних апаратів відбувається за інерцією, з допомогою приданого їм прискорення. Нарешті, стадія посадки передбачає зниження швидкості корабля, супутника чи станції до нуля.

«Начинка»

Кожен космічний апарат оснащується обладнанням під тим завданням, які він покликаний вирішити. Однак основна розбіжність пов'язана з так званим цільовим обладнанням, необхідним для отримання даних і різних наукових досліджень. В іншому оснащення у космічних апаратів схоже. До нього входять такі системи:

• енергозабезпечення - найчастіше постачають космічні апарати необхідною енергією сонячні чи радіоізотопні батареї, хімічні акумулятори, ядерні реактори;
• зв'язок - здійснюється при використанні радіохвильового сигналу, при суттєвому віддаленні Землі особливо важливим стає точне наведення антени;
• життєзабезпечення – система характерна для пілотованих космічних апаратів, завдяки їй стає можливим перебування людей на борту;
• орієнтація – як і будь-які інші кораблі, космічні оснащені обладнанням для постійного визначення власного положення у просторі;
• рух - двигуни космічних апаратів дозволяють вносити зміни до швидкості польоту, а також у його напрямок.

Класифікація

Один із основних критеріїв для поділу космічних апаратів на типи – це режим роботи, що визначає їх можливості. За цією ознакою виділяють апарати:

• що розміщуються на геоцентричній орбіті, або штучні супутники Землі;
• ті, метою яких є вивчення віддалених ділянок космосу, – автоматичні міжпланетні станції;
• використовувані для доставки людей або необхідного вантажу на орбіту нашої планети, називаються вони космічними кораблями, можуть бути автоматичними або пілотованими;
• створені для перебування людей у ​​космосі протягом тривалого періоду, - це;
• що займаються доставкою людей і вантажів з орбіти на поверхню планети, вони називаються спускаються;
• здатні досліджувати планету, безпосередньо розташовуючись її поверхні, і пересуватися нею, - це планетоходы.

Зупинимося докладніше деяких типах.

ШСЗ (штучні супутники Землі)

Першими апаратами, запущеними до космосу, були штучні супутники Землі. Фізика та її закони роблять виведення будь-якого такого пристрою на орбіту непростим завданням. Будь-який апарат повинен подолати тяжіння планети і потім не впасти на неї. Для цього супутникові необхідно рухатися або трохи швидше. Над нашою планетою виділяють умовну нижню межу можливого розташування ШСЗ (проходить на висоті 300 км). Ближче розміщення призведе до досить швидкого гальмування апарату за умов атмосфери.

Спочатку лише ракети-носії могли доставляти на орбіту штучні супутники Землі. Фізика, однак, не стоїть на місці і сьогодні розробляються нові способи. Так, один із найчастіше використовуваних останнім часом методів - запуск з борту іншого супутника. У планах застосування та інших варіантів.

Орбіти космічних апаратів, що обертаються довкола Землі, можуть пролягати на різній висоті. Звичайно, від цього залежить і час, необхідний на одне коло. Супутники, період обігу яких дорівнює добі, розміщуються на так званій Вона вважається найбільш цінною, оскільки апарати, що знаходяться на ній, для земного спостерігача здаються нерухомими, а значить, відсутня необхідність створення механізмів повороту антен.

АМС (автоматичні міжпланетні станції)

Величезна кількість відомостей про різні об'єкти Сонячної системи вчені отримують за допомогою космічних апаратів, що спрямовуються за межі геоцентричної орбіти. Об'єкти АМС - це планети, і астероїди, і комети, і навіть галактики, доступні спостереження. Завдання, які ставляться перед такими апаратами, вимагають величезних знань та сил від інженерів та дослідників. Місії АМС є втіленням технічного прогресу і є одночасно його стимулом.

Пілотований космічний корабель

Апарати, створені для доставки людей до призначеної мети та повернення їх назад, у технологічному плані анітрохи не поступаються описаним видам. Саме до цього типу належить «Схід-1», на якому здійснив свій політ Юрій Гагарін.

Найскладніше завдання для творців пілотованого космічного корабля – забезпечення безпеки екіпажу під час повернення на Землю. Також значною частиною таких апаратів є система аварійного порятунку, де може виникнути потреба під час виведення корабля в космос з допомогою ракети-носія.

Космічні апарати, як і вся космонавтика, постійно вдосконалюються. Останнім часом у ЗМІ можна було часто бачити повідомлення про діяльність зонда «Розетта» та апарату «Філи», що спускається. Вони втілюють усі останні досягнення у галузі космічного кораблебудування, розрахунку руху апарату тощо. Посадка зонда "Філи" на комету вважається подією, порівнянною з польотом Гагаріна. Найцікавіше, що це не вінець можливостей людства. Нас ще чекають нові відкриття та досягнення у плані як освоєння космічного простору, так і будівлі