Чому конструктори пропонують покривати відсіки космічного корабля, що спускаються, шаром легкоплавкого матеріалу?: Вікторина. Гальмування в атмосфері

2.50: "Спуск СА з висот від 90-40 км виявляється і супроводжується радіолокаційними станціями".

Запам'ятайте ці дані з радіолокації.

Ми повернемося до них, коли обговорюватимемо, чим і як міг стежити за "Аполлонами" СРСР 50 років тому і чому він цього так і не зробив.

Живе відео

Увімкніть титри російською мовою.

Пілотована посадка космічного апарату

Вступ

Відразу варто зазначити, що організація пілотованого польоту досить сильно відрізняється від безпілотних місій, але у будь-якому випадку всі роботи з проведення динамічних операцій у космосі можна розділити на два етапи: проектний та оперативний, тільки у випадку пілотованих місій ці етапи зазвичай займають значно більше часу. У цій статті розглядається в основному оперативну частину, так як роботи з балістичного проектування спуску ведуться безперервно і включають різні дослідження з оптимізації всіляких факторів, що впливають на безпеку і комфорт екіпажу при посадці.

За 40 діб

Проводяться перші розрахунки спуску з метою визначення районів посадки. Навіщо це робиться? В даний час штатний керований спуск російських кораблів може проводитися тільки в 13 фіксованих районів посадки, розташованих в Республіці Казахстан. Цей факт накладає безліч обмежень, пов'язаних насамперед із необхідністю попереднього узгодження з нашими іноземними партнерами всіх динамічних операцій. Основні складнощі виникають при посадці восени та навесні – це пов'язано із сільськогосподарськими роботами в районах посадки. Цей факт необхідно враховувати, адже крім забезпечення безпеки екіпажу необхідно також забезпечувати безпеку місцевого населення та пошуково-рятувальної служби (ПСС). Крім штатних районів посадки, існують ще області посадки при зриві на балістичний спуск, які також мають бути придатними для приземлення.

За 10 діб

Уточнюються попередні розрахунки по траєкторіях спуску з урахуванням останніх даних про поточну орбіту МКС та характеристики пристикованого корабля. Справа в тому, що з моменту старту до спуску проходить досить великий проміжок часу, і масо-центрувальні характеристики апарату змінюються, крім того, великий внесок робить той факт, що разом з космонавтами на Землю повертаються корисні вантажі зі станції, які можуть істотно змінити положення центру мас апарату, що спускається. Тут потрібно пояснити, чому важливо: форма космічного корабля «Союз» - нагадує фару, тобто. ніяких аеродинамічних органів управління він не має, але для отримання необхідної точності посадки необхідно здійснювати управління траєкторією в атмосфері. Для цього в "Союзі" передбачена газодинамічна система управління, але вона не здатна компенсувати всі відхилення від номінальної траєкторії, тому в конструкцію апарату штучно додається зайвий балансувальний вантаж, мета якого змістити центр тиску з центру мас, що дозволить керувати траєкторією спуску, перевертаючись по крену . Уточнені дані за основною та резервною схемами відправляються до ПСС. За цими даними проводиться обліт усіх розрахункових точок і виноситься висновок про можливість приземлення у райони.

За 1 добу

Остаточно уточнюється траєкторія спуску з урахуванням останніх вимірювань положення МКС, а також прогнозу вітрової обстановки в основному та в резервних районах посадки. Це потрібно робити через те, що на висоті близько 10 км відкривається парашутна система. До цього моменту система управління спуском вже зробила свою роботу і ніяк скоригувати траєкторію не може. По суті, на апарат діє тільки вітрове знесення, яке не можна не враховувати. На малюнку нижче показано одне із варіантів моделювання вітрового зносу. Як видно після введення парашута, траєкторія сильно змінюється. Вітрове знесення іноді може становити до 80% від допустимого радіуса кола розсіювання, тому точність метеопрогнозу дуже важлива.

За добу спуску:
У забезпеченні спуску космічного апарату на землю крім балістичної та пошуково-рятувальної служби бере участь ще багато таких підрозділів:

  • служба керування транспортними кораблями;
  • служба управління МКС;
  • служба, яка відповідає за здоров'я екіпажу;
  • телеметрична та командна служби та ін.

Тільки після доповіді про готовність усіх служб, керівниками польоту може бути ухвалено рішення про проведення спуску за наміченою програмою.
Після цього відбувається закриття перехідного люка та розстикування корабля від станції. За проведення розстикування відповідає окрема служба. Тут потрібно заздалегідь розрахувати напрямок розстиковки, а також імпульс, який потрібно додати до апарату, щоб не допустити зіткнення зі станцією.

При розрахунку траєкторії спуску схема розстикування також враховується. Після розстикування корабля є ще деякий час до включення гальмівного двигуна. У цей час відбувається перевірка всього обладнання, проводяться траєкторні вимірювання та уточнюється точка посадки. Це останній момент, коли щось ще можна уточнити. Потім вмикається гальмівний двигун. Це один із найважливіших етапів спуску, тому він контролюється постійно. Такі заходи необхідні для того, щоб у разі нештатної ситуації зрозуміти, за яким сценарієм йти далі. При штатному відпрацюванні імпульсу через деякий час відбувається поділ відсіків корабля (апарат, що спускається, відокремлюється від побутового і приладно-агрегатного відсіків, які потім згоряють в атмосфері).

Якщо при вході в атмосферу система управління спуском вирішує, що вона не в змозі забезпечити приземлення апарату, що спускається в точці з необхідними координатами, то корабель «зривається» в балістичний спуск. Так як це відбувається вже в плазмі (немає радіозв'язку), то встановити по якій траєкторії рухається апарат можна тільки після відновлення радіозв'язку. Якщо стався зрив на балістичний спуск, необхідно швидко уточнити передбачувану точку посадки та передати її пошуково-рятувальній службі. У разі штатного керованого спуску корабель ще в польоті починають «вести» фахівці ПСС і ми можемо побачити в прямому ефірі спуск апарату на парашуті і навіть, якщо пощастить, роботу двигунів м'якої посадки (як на малюнку).

Після цього вже можна всіх вітати, кричати ура, відкривати шампанське, обіймати і т.д. Офіційно балістична робота завершується лише після отримання GPS координат точки посадки. Це потрібно для післяпольотної оцінки промаху, яким можна оцінити якість нашої роботи.
Фотографії взяті із сайту: www.mcc.rsa.ru

Точність посадки космічного корабля

Надточні посадки або "втрачені технології" НАСА

Оригінал взятий у

На додаток до

Оригінал взятий у

Вкотре повторюю, що як вільно говорити про глибокої давнини, де 100500 воїнів безповоротно здійснювали лихі марш-кидки по довільно взятої місцевості, корисно потренуватися " кішках " © " Операція І " , наприклад на подіях лише півстоліття польотах американців на Місяць».

Захиснички НАСА щось густо пішли. І місяця не минуло з того, як дуже розкручений блогер Зеленийкот, який виявився насправді рудим, виступив на тему:


"Запросили на GeekPicnic розповісти про космічні міфи. Зрозуміло я взяв найходовіший і найпопулярніший: міф про місячну змову. За годину докладно розібрали найпоширеніші помилки і найпоширеніші питання: чому не видно зірок, чому майорить прапор, де ховається місячний грунт, як змогли втратити плівки із записом першої висадки, чому не роблять ракетні двигуни F1 та інші питання."

Написав йому свій коментар:

"Дрібно, Хоботов! У топку спростування "прапор тремтить - немає зірок - фотки підроблені"!
Краще поясніть лише одне: як американці "при поверненні з Місяця" з другої космічної швидкості робили посадку з точністю +-5 км, недосяжною досі навіть з першої космічної швидкості, з навколоземної орбіти?
Знову "втрачені технології НАСА"? Б-г-г"Відповіді поки не отримав, та й сумніваюся, що буде щось осудне, це ж не хіханьки-хаханьки про прапор і космічну кватирку.

Пояснюю в чому засідка. А.І. Попов у статті " " пише: " За даними НАСА , «місячні» «Аполлони» №№ 8,10-17 приводнилися з відхиленнями від розрахункових точок 2,5; 2,4; 3; 3,6; 1,8; 1, 1,8, 5,4 і 1,8 км відповідно, в середньому ± 2 км.

Наші перевірені «Союзи» навіть зараз, через 40 років здійснюють посадку разів у десять менш точно ілл.1), хоча траєкторії спуску «Аполлонів» і «Союзів» за своєю фізичною суттю однакові.

докладніше див.

...сучасна точність приземлення "Союзу" забезпечується за рахунок передбаченого в 1999 році при проектуванні вдосконаленого «Союзу - ТМС» зниження висоти введення в дію парашутних системпідвищення точності приземлення (15–20 км по радіусу кола сумарного розкиду точок посадки).

З кінця 1960-х і до 21 століття точність посадки "Союзів" за нормального, штатного узвозу була в межах ±50-60 км від розрахункової точкияк це й передбачалося у 1960-х.

Звісно, ​​бували і позаштатні ситуації, наприклад 1969 року приземлення " " з Борисом Волиновим на борту сталося з недольотом до розрахункової точки на 600 км.

До "Союзів", в епоху "Сходів" та "Сходів" відхилення від розрахункової точки бували і крутіші.

Квітень 1961 р. Ю. Гагарін здійснює 1 виток навколо Землі. Через збій у системі гальмування Гагарін приземлився не в запланованій області в районі космодрому Байконур, а на 1800 км на захід від Саратовської області.

Березень 1965 р. П. Бєляєв, А. Леонов 1 день 2 години 2 хв перший світі вихід людини у відкритий космос автоматика відмовила, посадка відбулася в засніженій тайзі в 200 км від Пермі, далеко від населених пунктів. Космонавти пробули дві доби в тайзі, поки їх не виявили рятувальники («На третю добу нас звідти витягли»). Це сталося через те, що гелікоптер не міг приземлитися поблизу. Місце посадки для гелікоптера було обладнано наступного дня за 9 км від місця, де приземлилися космонавти. Ночівля здійснювалася в побудованому на місці посадки зробленому з колод будинку. Космонавти та рятувальники діставалися вертольота на лижах"

Прямий спуск як у "Союзів" був би через перевантаження несумісний з життям космонавтів "Аполлона", адже вони мали б погасити другу космічну швидкість, а безпечніший спуск за двопірковою схемою дає розкид за точкою посадки в сотні і навіть тисячі кілометрів.

Тобто, якби "Аполлони" приводялися з нереальною навіть за сьогоднішніми мірками точністю за прямою однопірковою схемою, то космонавти мали або згоріти через відсутність якісного абляційного захисту, або померти/отримати важкі травми від перевантажень.

Але численна теле-кіно- і фотозйомка незмінно фіксувала що астронавти в "Аполлонах", що нібито спустилися з другої космічної швидкості, не просто живі, а дуже навіть веселенькі живчики.

І це при тому, що американці в той же час не могли нормально запустити навіть мавпочку навіть на низьку навколоземну орбіту.

Рудий Зелений кіт Віталій Єгоров, який настільки завзято захищає міф "американці на Місяці" - платний пропагандист, фахівець зі зв'язків із громадськістю приватної космічної компанії “Даурія Аероспейс”, яка окопалася в Технопарку «Сколково» у Москві і фактично існує на американські гроші (виділено мною) :

"Компанія заснована в 2011 році. Ліцензія Роскосмосу на здійснення космічної діяльності отримана в 2012 році. До 2014 року мала підрозділи в Німеччині та США. На початку 2015 року виробнича діяльність була практично згорнута скрізь окрім Росії. Компанія займається створенням невеликих космічних апаратів" та продажем комплектуючих для них. Dauria Aerospace залучила інвестиції 20 мільйонів доларів від венчурного фонду I2bf у 2013 році. Два своїх супутника компанія продала американській наприкінці 2015 року, цим отримавши перший прибуток від своєї діяльності."

"В одній зі своїх чергових «лекцій» Єгоров зарозуміло бравірував, усміхаючись своєю черговою чарівною посмішкою, тим, що американський фонд «I2BF Holdings Ltd. Ціль I2BF-RNC Strategic Resources Fund» під патронажем НАСА вклав у компанію «ДАУРІЯ АЕРСПЕЙС» 35 мільйонів доларів.

Виходить, що Єгоров не просто суб'єкт Російської Федерації, а повноцінний іноземний резидент, діяльність якого фінансується з американських фондів, з чим я і вітаю всіх добровільних російських спонсорів краудфандингу «БУМСТАРТЕР», які вклали свої кревні гроші в проект іноземної компанії, який носить цілком певний ідеологічний характер"

Каталог усіх статей журналу:

Додайте в друзі та підписуйтесь на оновлення. Всім взаємофренд


15 липня виповнилося 40 років місії "Союз-Аполлон", історичному польоту, який часто вважають закінченням космічних перегонів. Вперше два кораблі, збудовані на протилежних півкулях, зустрілися та стикувались у космосі. "Союз" та "Аполлон" були вже третім поколінням космічних апаратів. До цього моменту конструкторські колективи вже "набили шишки" на перших експериментах, і нові кораблі мали перебувати в космосі довго і виконувати нові складні завдання. Думаю, буде цікаво подивитися, до яких технічних рішень дійшли колективи конструкторів.

Вступ

Цікаво, але в початкових планах і "Союзи" та "Аполлони" мали стати апаратами другого покоління. Але в США досить швидко усвідомили, що між останнім польотом "Меркурія" та першим польотом "Аполлона" пройде кілька років, і для того, щоб цей час не пропав даремно, було запущено програму "Джеміні". А СРСР відповів на "Джеміні" своїми "Сходами".

Також для обох апаратів головною метою був Місяць. США не шкодували грошей на місячну гонку, тому що до 1966 року СРСР мав пріоритет у всіх значних космічних досягненнях. Перший супутник, перші місячні станції, перша людина на орбіті та перша людина у відкритому космосі – всі ці здобутки були радянськими. Американці щосили прагнули "наздогнати і перегнати" Радянський Союз. А в СРСР завдання пілотованої місячної програми на тлі космічних перемог затьмарювалися іншими насущними завданнями, наприклад, треба було наздоганяти США за кількістю балістичних ракет. Пілотовані місячні програми - це окрема велика розмова, а тут ми поговоримо про апарати в орбітальній конфігурації, такою, якою вони зустрілися на орбіті 17 липня 1975 року. Також, оскільки корабель "Союз" літає багато років і зазнав безліч модифікацій, говорячи про "Союз", ми матимемо на увазі версії близькі за часом до польоту "Союз-Аполлона".

Засоби виведення

Ракета-носій, про яку зазвичай рідко згадують, виводить космічний корабель на орбіту та визначає багато його параметрів, головними з яких будуть максимальна вага та максимальний можливий діаметр.

У СРСР для виведення нового корабля на навколоземну орбіту вирішили використати нову модифікацію ракети сімейства "Р-7". На РН "Схід" замінили двигун третього ступеня більш потужним, що збільшило вантажопідйомність з 6 до 7 тонн. Корабель не міг мати діаметр більше 3 метрів, тому що в 60-х роках аналогові системи управління не могли стабілізувати надкаліберні обтічники.


Зліва схема РН "Союз", праворуч - старт корабля "Союз-19" місії "Союз-Аполлон"

У США для орбітальних польотів використовувалася спеціально розроблена для "Аполлонів" РН "Saturn-I". У модифікації -I вона могла вивести на орбіту 18 тонн, а в модифікації -IB - 21 тонну. Діаметр "Сатурна" перевищував 6 метрів, тож обмеження на розмір космічного корабля були мінімальними.


Ліворуч Saturn-IB у розрізі, праворуч - старт корабля "Apollo" місії "Союз-Аполлон"

За розмірами та вагою "Союз" легший, тонший і менший за "Аполлон". "Союз" важив 6,5-6,8 т. і мав максимальний діаметр 2,72 м. "Аполлон" мав максимальну масу 28 т (у місячному варіанті, для навколоземних місій паливні баки були не повністю залиті) і максимальний діаметр 3, 9м.

Зовнішній вигляд


"Союз" і "Аполлон" реалізовували схему поділу корабля, що вже стала стандартною, на відсіки. Обидва корабля мали приладно-агрегатний відсік (у США він називається сервісним модулем), апарат, що спускається (командний модуль). Апарат "Союзу", що спускається, вийшов дуже тісним, тому на корабель був доданий побутовий відсік, який також міг використовуватися як шлюзова камера для виходу у відкритий космос. У місії "Союз-Аполлон" американський корабель також мав третій модуль, спеціальну камеру шлюзу для переходу між кораблями.

"Союз" за радянською традицією запускався цілком під обтічником. Це дозволяло не дбати про аеродинаміку корабля на виведенні та розташовувати на зовнішній поверхні тендітні антени, датчики, сонячні батареї та інші елементи. Також, побутовий відсік і апарат, що спускається, покриті шаром космічної теплоізоляції. "Аполлони" продовжували американську традицію - апарат на виведенні було закрито лише частково, носову частину прикривала балістична кришка, виконана конструктивно разом із системою порятунку, а з хвостової частини корабель був закритий перехідником-обтікачем.


"Союз-19" у польоті, зйомка з борту "Аполлона". Темно-зелене покриття – теплоізоляція


"Аполлон", зйомка з борту "Союзу". На маршовому двигуні, схоже, місцями спучилась фарба


"Союз" пізнішої модифікації в розрізі


"Аполлон" у розрізі

Форма апарату, що спускається, та теплозахист



Спуск корабля "Союз" в атмосфері, вид з землі

Апарати "Союзу" і "Аполлона", що спускаються, схожі один на одного більше, ніж це було в попередніх поколіннях космічних кораблів. У СРСР конструктори відмовилися від сферичного апарату, що спускається - при поверненні з Місяця він зажадав би дуже вузького коридору входу (максимальна і мінімальна висота, між якими потрібно потрапити для успішної посадки), створив би навантаження понад 12 g, а район посадки вимірювався б десятками, якщо не сотнями, кілометрів. Конічний апарат, що спускається, створював підйомну силу при гальмуванні в атмосфері і, повертаючись, змінював її напрям, керуючи польотом. При поверненні із земної орбіти навантаження знижувалася з 9 до 3-5 g, а при поверненні з Місяця - з 12 до 7-8 g. Спуск, що управляється, серйозно розширював коридор входу, підвищуючи надійність посадки, і дуже серйозно зменшував розміри району посадки, полегшуючи пошук і евакуацію космонавтів.


Розрахунок несиметричного обтікання конуса при гальмуванні в атмосфері


Спускаються апарати "Союзу" та "Аполлона"

Діаметр 4 м, вибраний для "Аполлона", дозволив зробити конус із кутом напіврозчину 33°. Такий апарат має аеродинамічна якість порядку 0,45, а його бічні стінки практично не нагріваються при гальмуванні. Але його недоліком були дві точки стійкої рівноваги - "Аполлон" мав входити в атмосферу орієнтованим дном у напрямку польоту, тому що у разі входу в атмосферу боком він міг перевернутися в положення "носом вперед" і занапастити астронавтів. Діаметр 2,7 м для "Союзу" робив такий конус нераціональним - надто багато місця пропадало даремно. Тому був створений апарат типу "фара" з кутом напіврозчину всього 7°. Він ефективно використовує простір, має тільки одну точку стійкої рівноваги, але його аеродинамічна якість нижча, близько 0,3, а для бічних стін потрібно теплозахист.

Як теплозахисне покриття використовувалися вже освоєні матеріали. У СРСР застосовували фенол-формальдегідні смоли на тканинній основі, а в США – епоксидну смолу на матриці зі склопластику. Механізм роботи був однаковий - теплозахист обгорів і руйнувався, створюючи додатковий шар між кораблем і атмосферою, а частинки, що згоріли, приймали на себе і несли теплову енергію.


Матеріал теплозахисту "Аполлона" до та після польоту

Двигуна система

І "Аполлони" і "Союзи" мали маршеві двигуни для корекції орбіти та двигуни орієнтації для зміни положення корабля у просторі та виконання точних маневрів зі стикування. На "Союзі" систему орбітального маневрування було встановлено вперше для радянських космічних кораблів. З якихось причин конструктори вибрали не дуже вдале компонування, коли маршовий двигун працював від одного палива (НДМГ+АТ), а двигуни причалювання та орієнтації – від іншого (перекис водню). У поєднанні з тим, що на "Союзі" баки вміщали 500 кг палива, а на "Аполлоні" 18 тонн це призвело до різниці запасу характеристичної швидкості на порядок - "Аполлон" міг змінити свою швидкість на 2800 м/с, а "Союз" тільки на 215 м/с. Більший запас характеристичної швидкості навіть недозаправленого "Аполлона" робив його очевидним кандидатом на активну роль при зближенні та стиковці.


Корми "Союзу-19", добре видно сопла двигунів


Двигуни орієнтації "Аполлона" крупним планом

Система посадки

Системи посадки розвивали напрацювання та традиції відповідних країн. США продовжували садити кораблі на воду. Після експериментів із системами посадки "Меркуріїв" та "Джеміні" був обраний простий і надійний варіант - на кораблі стояли два гальмівні і три основні парашути. Основні парашути були резервовані і безпечна посадка забезпечувалася при відмові одного з них. Така відмова відбулася при посадці "Аполлона-15", і нічого страшного не сталося. Резервування парашутів дозволило відмовитися від індивідуальних парашутів астронавтів "Меркурія" та катапультних крісел "Джеміні".


Схема посадки "Аполлона"

У СРСР традиційно садили корабель на сушу. Ідеологічно система посадки розвиває парашутно-реактивну посадку "Восходів". Після скидання кришки парашутного контейнера спрацьовують послідовно витяжної, гальмівної та основної парашути (на випадок відмови системи встановлено запасний). Корабель спускається одному парашуті, на висоті 5,8 км скидається теплозахисний екран, але в висоті ~1 м спрацьовують реактивні двигуни м'якої посадки (ДМП). Система вийшла цікава – робота ДМП створює ефектні кадри, але комфортність посадки змінюється у дуже широкому діапазоні. Якщо космонавтам щастить, удар про землю практично невідчутний. Якщо ні, то корабель може чутливо вдаритися об землю, а якщо зовсім не пощастить, то ще й перекинеться на бік.


Схема посадки


Цілком нормальна робота ДМП


Дно апарату, що спускається. Три кола зверху – ДМП, ще три – з протилежного боку

Система аварійного порятунку

Цікаво, але, йдучи різними шляхами, СРСР та США дійшли однакової системи порятунку. У разі аварії спеціальний твердопаливний двигун, що стояв на самому верху ракети-носія, відривав апарат, що спускається, з космонавтами і ніс його вбік. Посадка здійснювалася штатними засобами апарату, що спускається. Така система порятунку виявилася найкращою з усіх використаних варіантів - вона проста, надійна і забезпечує порятунок космонавтів на всіх етапах виведення. У реальній аварії вона застосовувалася один раз і врятувала життя Володимира Титова і Геннадія Стрекалова, віднісши апарат, що спускається, від палаючої в стартовій споруді ракети.


Зліва направо САС "Аполлона", САС "Союзу", різні версії САС "Союзу"

Система терморегуляції

В обох кораблях використовувалася система терморегуляції з теплоносієм та радіаторами. Пофарбовані в білий колір для кращого випромінювання тепла радіатори стояли на сервісних модулях і виглядали однаково:

Засоби забезпечення ВКД

І "Аполлони" та "Союзи" проектували з урахуванням можливої ​​необхідності позакорабельної діяльності (виходу у відкритий космос). Конструкторські рішення також були традиційними для країн - США розгерметизували весь командний модуль і виходили назовні через стандартний люк, а СРСР використовував побутовий відсік як шлюзову камеру.


ВКД "Аполлона-9"

Система стикування

І "Союз" та "Аполлон" використовували стикувальний пристрій типу "штир-конус". Оскільки під час стикування активно маневрував корабель, і на "Союзі" і на "Аполлоні" були встановлені штирі. А для програми "Союз-Аполлон", щоб нікому не було прикро, розробили універсальний андрогінний стикувальний агрегат. Андрогінність означала, що могли стикуватися будь-які два кораблі з такими вузлами (а не тільки парні, один зі штирем, інший з конусом).


Стикувальний механізм "Аполлона". Він, до речі, використовувався і в програмі "Союз-Аполлон", за його допомогою командний модуль стикувався зі шлюзовою камерою


Схема стикувального механізму "Союзу", перша версія


"Союз-19", вид спереду. Добре видно стикувальний вузол

Кабіна та обладнання

За складом обладнання "Аполлон" помітно перевершував "Союз". Насамперед, до складу обладнання "Аполлона" конструктори зуміли додати повноцінну гіростабілізовану платформу, яка з високою точністю зберігала дані про положення та швидкість корабля. Далі, командний модуль мав потужний і гнучкий для свого часу комп'ютер, який за потреби можна було б перепрограмувати у польоті (і такі випадки відомі). Цікавою особливістю Аполлона було також окреме робоче місце для астронавігації. Воно використовувалося лише у космосі і було розташоване під ногами астронавтів.


Панель керування, вид з лівого крісла


Панель управління. Зліва розташовані органи управління польотом, центром - двигунами орієнтації, зверху аварійні індикатори, знизу зв'язок. У правій частині індикатори палива, водню та кисню та керування електроживленням

Незважаючи на те, що обладнання "Союзу" було простіше, воно було найпоширенішим для радянських кораблів. На кораблі вперше з'явився цифровий бортовий комп'ютер, а до складу систем корабля входило обладнання для автоматичного стикування. Вперше в космосі використовувалися багатофункціональні індикатори на електронно-променевій трубці.


Панель управління кораблів "Союз"

Система електроживлення

"Аполлони" використовували дуже зручну для польотів тривалістю 2-3 тижні систему - паливні елементи. Водень та кисень, з'єднуючись, виробляли енергію, а отримана вода використовувалася екіпажем. На "Союзах" у різних версіях стояли різні джерела енергії. Були варіанти із паливними елементами, а для польоту "Союз-Аполлон" на кораблі встановили сонячні батареї.

Висновок

І "Союзи" та "Аполлони" виявилися по-своєму дуже вдалими кораблями. "Аполлони" успішно злітали до Місяця та станції "Скайлеб". А "Союзи" отримали вкрай довге та успішне життя, ставши основним кораблем для польотів до орбітальних станцій, з 2011 року вони возять на МКС та американських астронавтів, і возитимуть їх як мінімум до 2018 року.

Але за цей успіх було заплачено дуже дорогу ціну. І "Союз" та "Аполлон" стали першими кораблями, в яких загинули люди. Що ще сумніше, якби конструктори, інженери та робітники менше поспішали і після перших успіхів не перестали б боятися космосу, то Комаров, Добровольський, Волков, Пацаєв, Гріссом, Уайт та Чеффі

Космічні кораблі «Спілка»

"Союз" - найменування серії радянських космічних кораблів для польотів по орбіті навколо Землі; програма їх розробки (з 1962 року) та запусків (з 1967 року; безпілотних модифікацій – з 1966 року). Космічні кораблі «Союз» призначені для вирішення широкого кола завдань у навколоземному космічному просторі: відпрацювання процесів автономної навігації, управління, маневрування, зближення та стикування; вивчення впливів умов тривалого космічного польоту на організм людини; перевірки принципів використання пілотованих кораблів для досліджень Землі на користь народного господарства та виконання транспортних операцій для зв'язку з орбітальними станціями; проведення науково-технічних експериментів у космічному просторі та іншого.

Маса повністю заправленого та укомплектованого корабля від 6,38 т (початкові варіанти) до 6,8 т, чисельність екіпажу 2 особи (3 особи - у модифікаціях до 1971 року), максимально досягнута тривалість автономного польоту 17,7 діб (з екіпажем 2 людини) ), Довжина (по корпусу) 6,98-7,13 м, діаметр 2,72 м, розмах панелей сонячних батарей 8,37 м, об'єм двох житлових відсіків по гермокорпусу 10,45 м3, вільний - 6,5 м3. Космічний корабель «Союз» складається з трьох основних відсіків, які механічно з'єднуються між собою та поділяються за допомогою піротехнічних пристроїв. До складу корабля входять: система орієнтації та управління рухом у польоті та при спуску; система двигунів причалювання та орієнтації; зближувально-коригуюча рухова установка; системи радіозв'язку, електроживлення, стикування, радіонаведення та забезпечення зближення та причалювання; система приземлення та м'якої посадки; система життєзабезпечення; система управління бортовим комплексом апаратури та обладнання.

Апарат, що спускається — маса 2,8 т, діаметр 2,2 м, довжина 2,16 м, об'єм за внутрішніми обводами населеного відсіку 3,85 м3, — служить для розміщення екіпажу на ділянці виведення «Союзу» на орбіту, при управлінні корабля в польоті по орбіті, під час спуску в атмосфері, парашути, приземлення. Герметичний корпус апарату, що спускається, виконаний з алюмінієвого сплаву, має конічну форму, в нижніх і верхніх частинах переходить в сферу. Для зручності монтажу апаратури та обладнання всередині апарата, що спускається, лобова частина корпусу виконана знімною. Зовні корпус має теплоізоляцію, що конструктивно складається з лобового екрану (відстрілюється на ділянці парашутування), бічної та донної теплозахисту, форма апарату та положення центру мас забезпечують керований спуск з аеродинамічною якістю (~0,25). У верхній частині корпусу є люк (діаметр «у світлі» 0,6 м) для повідомлення з орбітальним відсіком, що живе, і виходу екіпажу з апарата, що спускається після приземлення. Апарат, що спускається, оснащений трьома ілюмінаторами, з яких два мають трискляну конструкцію і один — двоскляну (у місці встановлення візира-орієнтатора). У корпусі розміщені два герметичні, закриті кришками, що відстрілюються, парашутних контейнера. На лобовій частині корпусу встановлені 4 двигуни м'якої посадки. Швидкість приземлення на основній парашутній системі з урахуванням імпульсу двигунів м'якої посадки трохи більше 6 м/с. Апарат, що спускається, розрахований на посадку в будь-яку пору року на грунти різного типу (в т. ч. скельні) і відкриті водойми. При посадці на водоймища екіпаж може перебувати в апараті «на плаву» до 5 діб.

У апараті, що спускається розміщені пульт космонавтів, ручки управління космічним кораблем, прилади та обладнання основних та допоміжних систем корабля, контейнери для повертається наукової апаратури, резервний запас (продукти, спорядження, медикаменти та інше), що забезпечує життєдіяльність екіпажу протягом 5 радіозв'язку та пеленгації на ділянках спуску та після посадки тощо. Всередині корпус і обладнання апарату, що спускається, покриті теплоізоляцією в поєднанні з декоративною обшивкою. При виведенні "Союзу" на орбіту, спуску на Землю, проведенні операцій зі стикування та розстикування члени екіпажу знаходяться в скафандрах (введені після 1971 року). Для забезпечення польоту за програмою ЕПАС в апараті, що спускається, був передбачений пульт управління сумісними (працюючими на однакових частотах) радіостанціями і зовнішніми вогнями, а для передачі кольорового телевізійного зображення були встановлені спеціальні світильники.

Населений орбітальний (побутовий) відсік - маса 1,2-1,3 т, діаметр 2,2 м, довжина (зі стикувальним агрегатом) 3,44 м, об'єм за внутрішніми обводами герметичного корпусу 6,6 м3, вільний об'єм 4 м3 - використовується як робочий відсік при проведенні наукових експериментів, для відпочинку екіпажу, переходу його в інший космічний корабель і для виходу в космічний простір (виконує роль шлюзової камери). Герметичний корпус орбітального відсіку, виконаний з магнієвого сплаву, являє собою дві напівсферичні оболонки діаметром 2,2 м, з'єднані циліндричною вставкою висотою 0,3 м. Відсік має два оглядові ілюмінатори. У корпусі розташовані два люки, один з яких з'єднує орбітальний відсік з апаратом, що спускається, а інший (діаметр «у світлі» 0,64 м) служить для посадки екіпажу в космічний корабель на стартовій позиції і для виходу в космос. У відсіку розташовані пульт управління, прилади та агрегати основних та допоміжних систем корабля, побутове обладнання, наукова апаратура. При відпрацюванні та забезпеченні стикування автоматичних та пілотованих модифікацій космічних кораблів у разі використання їх як транспортних кораблів у верхній частині орбітального відсіку встановлюється стикувальний агрегат, що виконує такі функції: поглинання (демпфування) енергії зіткнення кораблів; первинне зчеплення; вирівнювання та стягування кораблів; жорстке з'єднання конструкцій кораблів (починаючи з «Союз-10» — із створенням герметичного стику між ними); розстикування та поділ космічних кораблів. У кораблі «Союз» знайшли застосування три типи стикувальних пристроїв:
перший, виконаний за схемою "штир-конус"; другий, також виконаний за цією схемою, але зі створенням герметичного стику між кораблями, що стикувалися, для забезпечення переходу екіпажу з одного корабля в інший;
(третій в експерименті за програмою ЕПАС), що є новим, технічно більш досконалим пристроєм — андрогінним периферійним агрегатом стикування (АПАС). Конструктивно стикувальний пристрій перших двох типів складається з двох частин: активного стикувального агрегату, що встановлюється на одному з кораблів і з механізмом для здійснення всіх дій по стиковці, і пасивного стикувального агрегату, що встановлюється на іншому космічному кораблі.

Приладно-агрегатний відсік масою 2,7-2,8 т призначений для розміщення апаратури та устаткування основних систем космічного корабля, які забезпечують орбітальний політ. Він складається з перехідної, приладової та агрегатної секцій. У перехідній секції, виконаній у вигляді форменої конструкції, що з'єднує апарат, що спускається, з приладовою секцією, встановлено 10 двигунів причалювання і орієнтації з тягою 100 Н кожен, паливні баки і система подачі однокомпонентного палива (перекису водню). Герметична секція приладів об'ємом 2,2 м3, має форму циліндра діаметром 2,1 м, висотою 0,5 м з двома знімними кришками. У приладовій секції розміщені прилади систем орієнтації та управління рухом, управління бортовим комплексом апаратури та обладнання корабля, радіозв'язку із Землею та програмно-часового пристрою, телеметрії, єдиного електроживлення. Корпус агрегатної секції виконаний у вигляді циліндричної оболонки, що переходить у конічну та закінчується базовим шпангоутом, призначеним для встановлення корабля на ракету-носій. Зовні агрегатної секції розташований великий радіатор-випромінювач системи терморегулювання, 4 двигуни причалювання та орієнтації, 8 двигунів орієнтації. В агрегатній секції розміщена зближувально-коригуюча рухова установка КТДУ-35, що складається з основного та дублюючого двигунів з тягою по 4,1 кН, паливних баків та системи подачі двокомпонентного палива. Біля базового шпангоуту встановлено антени радіозв'язку та телеметрії, іонні датчики системи орієнтації та частину батарей системи єдиного електроживлення корабля. Сонячні батареї (на кораблях, що використовуються як транспортні кораблі для обслуговування орбітальних станцій «Салют», не встановлюються) виконані у вигляді двох «крил» з 3-4 стулок кожне. На кінцевих стулках батарей розміщено антени радіозв'язку, телеметрії та кольорові бортові вогні орієнтації (в експерименті за програмою ЕПАС).

Усі відсіки космічного корабля зовні закриті екранно-вакуумною теплоізоляцією зеленого кольору. При виведенні на орбіту — на ділянці польоту в щільних шарах атмосфери корабель закритий головним обтічником, що скидається, оснащений руховою установкою системи аварійного порятунку.

Система орієнтації та управління рухом корабля може працювати як в автоматичному режимі, так і в режимі ручного керування. Бортова апаратура отримує енергію від централізованої системи електроживлення, що включає сонячні, а також автономні хімічні та буферні батареї. Після стикування космічного корабля з орбітальною станцією сонячні батареї можуть використовуватись у системі електроживлення.

Система життєзабезпечення включає блоки регенерації атмосфери апарата, що спускається, і орбітального відсіку (близького за своїм складом повітря Землі) і терморегулювання, запаси їжі та води, асенізаційно-санітарний пристрій. Регенерація забезпечується речовинами, що поглинають вуглекислий газ із одночасним виділенням кисню. Спеціальні фільтри поглинають шкідливі домішки. На випадок можливої ​​аварійної розгерметизації житлових відсіків для екіпажу передбачено скафандри. Працюючи у яких умови життєдіяльності створюються подачею в скафандр повітря бортової системи наддува.

Система терморегулювання підтримує температуру повітря у житлових відсіках у межах 15-25 °С та відносить. вологість у межах 20-70%; температуру газу (азот) в секції приладів 0-40°С.

Комплекс радіотехнічних засобів призначений для визначення параметрів орбіти космічного корабля, прийому команд із Землі, двостороннього телефонного та телеграфного зв'язку із Землею, передачі на Землю телевізійних зображень обстановки у відсіках та зовнішньої обстановки, що спостерігається ТБ камерою.

За 1967 - 1981 р.р. виведено на орбіту штучного супутника Землі 38 пілотованих космічних кораблів «Союз».

«Союз-1», що пілотується В.М.Комаровим, був запущений 23.4.1967 з метою випробувань корабля та відпрацювання систем та елементів його конструкції. При спуску (на 19-му витку) «Союз-1» пройшов ділянку гальмування в щільних шарах атмосфери і погасив першу космічну швидкість. Однак внаслідок ненормальної роботи парашутної системи на висоті ~7 км апарат, що спускається, знижувався з великою швидкістю, що призвело до загибелі космонавта.

Космічний корабель «Cоюз-2» (безпілотний) та «Союз-3» (пілотований Г.Т.Береговим) здійснили спільний політ для перевірки роботи систем та конструкції, відпрацювання зближення та маневрування. Після закінчення спільних експериментів кораблі здійснили керований спуск з використанням аеродинамічної якості.

На кораблях "Союз-6", "Союз-7", "Союз-8" проведено груповий політ. Виконано програму науково-технічних експериментів, включаючи випробування способів зварювання та різання металів в умовах глибокого вакууму та невагомості, проведено відпрацювання навігаційних операцій, взаємне маневрування, здійснено взаємодію кораблів між собою та з наземними командно-вимірювальними пунктами, одночасне керування польотом трьох космічних кораблів.

Для кораблів «Союз-23» та «Союз-25» було заплановано стикування з орбітальною станцією типу «Салют». Внаслідок неправильної роботи апаратури виміру параметрів відносного руху (корабель «Союз-23»), відхилення від заданого режиму роботи на ділянці ручного причалювання («Союз-25») стикування не відбулося. На цих кораблях проводилося відпрацювання маневрування, зближення з орбітальними станціями типу "Салют".

У ході тривалих космічних польотів проведено великий комплекс досліджень Сонця, планет та зірок у широкому діапазоні спектру електромагнітних випромінювань. Вперше («Союз-18») виконано комплексне фото- та спектрографічне дослідження полярних сяйв, а також рідкісного явища природи – сріблястих хмар. Проведено комплексні дослідження реакцій організму людини на дії факторів тривалого космічного польоту. Випробовано різні засоби профілактики несприятливої ​​дії невагомості.

У ході 3-місячного польоту "Союз-20" спільно з "Салютом-4" проводилися ресурсні випробування.

На базі космічних кораблів «Союз» створено вантажний транспортний космічний корабель ГТК «Прогрес», а на основі досвіду експлуатації кораблів «Союз» істотно модернізований корабель «Союз Т».

Запуски космічних кораблів "Союз" здійснювалися 3-ступінчастою ракетою-носієм "Союз".

Програма космічних кораблів "Союз".

Космічний корабель "Союз-1". Космонавт - В.М.Комаров. Позивний - "Рубін". Запуск – 23.04.1967 р., посадка – 24.04.1967 р. Мета – випробування нового корабля. Планувалося стикування з кораблем «Союз-2» із трьома космонавтами на борту, перехід через відкритий космос двох космонавтів, і посадка вже з трьома космонавтами на борту. Через відмову низки систем на кораблі «Союз-1» запуск «Союз-2» було скасовано.(Цю програму було виконано 1969 року кораблем
«Союз-4» та «Союз-5»). При поверненні на Землю через нерозрахункову роботу парашутної системи космонавт Володимир Комаров загинув.

Космічний корабель "Союз-2" (безпілотний). Запуск – 25.10.1968 р., посадка – 28.10.1968 р. Мета: перевірка доопрацьованої конструкції корабля, проведення спільних експериментів з пілотованим «Союз-3» (зближення та маневрування).

Космічний корабель "Союз-3". Космонавт - Г.Т.Берегової. Позивний - "Аргон". Запуск – 26.10.1968 р., посадка – 30.10.1968 р. Мета: перевірка доопрацьованої конструкції корабля, зближення та маневрування з безпілотним «Союз-2».

Космічний корабель "Союз-4". Перша стикування на орбіту двох пілотованих кораблів - створення першої експериментальної орбітальної станції. Командир - В.А.Шаталов. Позивний - "Амур". Запуск - 14.01.1969 р. 16.01. 1969 р. у ручному режимі зістикувався з пасивним кораблем «Союз-5» (маса зв'язки двох кораблів — 12924 кг), з якого два космонавти А.С.Єлісєєв та Є.В.Хрунов перейшли через відкритий космос до «Союз-4» (Час перебування у відкритому космосі - 37 хвилин). Через 4,5 години кораблі розстикувалися. Посадка - 17.01.1969 р. з космонавтами В. А. Шаталовим, А. С. Єлісєєвим, Є. В. Хруновим.

Космічний корабель "Союз-5". Перша стикування на орбіті двох пілотованих кораблів - створення першої експериментальної орбітальної станції. Командир - Б.В.Волинов, члени екіпажу: А.С.Єлісєєв, Є.В.Хрунов. Позивний - "Байкал". Запуск — 15.01.1969 р. 16.01.1969 р. зістикувався з активним кораблем «Союз-4» (маса зв'язки — 12924 кг), потім А.С.Єлісєєв та Є.В.Хрунов через відкритий космос перейшли до «Союз-4» »(Час перебування у відкритому космосі - 37 хвилин). Через 4,5 години кораблі розстикувалися. Посадка - 18.01.1969 р. з космонавтом Б.В.Волиновим.

Космічний корабель "Союз-6". Виконання першого у світі технологічного експерименту. Групове взаємне маневрування двох та трьох космічних кораблів (З кораблями «Союз-7» та «Союз-8»). Екіпаж: командир Г.С.Шонін та бортінженер В.Н.Кубасов. Позивний - "Антей". Запуск - 11.10.1969 р. Посадка - 16.10.1969 р.

Космічний корабель "Союз-7". Виконання групового взаємного маневрування двох та трьох кораблів («Союз-6» та «Союз-8»). Екіпаж: командир О.В.Філіпченко, члени екіпажу: В.Н.Волков, В.В.Горбатко. Позивний - "Буран". Запуск - 12.10.1969 р., посадка - 17.10.1969 р.

Космічний корабель "Союз-8". Групове взаємне маневрування двох та трьох кораблів («Союз-6» та «Союз-7»). Екіпаж: командир В.А.Шаталов, бортінженер А.С.Єлісєєв. Позивний - "Граніт". Запуск - 13.10.1969 р., посадка - 18.10.1969 р.

Космічний корабель "Союз-9". Перший тривалий політ (17,7 діб). Екіпаж: командир А.Г.Миколаїв, бортінженер - В.І.Севастьянов. Позивний - "Сокіл". Запуск – 1.06.1970 р., посадка – 19.06.1970 р.

Космічний корабель "Союз-10". Перша стиковка з орбітальною станцією "Салют". Екіпаж: командир В.А.Шаталов, члени екіпажу: А.С.Єлісєєв, Н.Н.Рукавішніков. Позивний - "Граніт". Запуск — 23.04.1971 р. Посадка — 25.04.1971 р. Виконано стикування з орбітальною станцією «Салют»(24.04.1971 р.), але екіпаж не зміг відкрити перехідні люки в станцію, 24.04.1971 р. станції і повернувся достроково.

Космічний корабель "Союз-11". Перша експедиція на орбітальну станцію "Салют". Екіпаж: командир Г.Т.Добровольський, члени екіпажу: В.Н.Волков, В.І.Пацаєв. Запуск - 6.06.1971 р. 7.06.1971 р. корабель зістикувався з орбітальною станцією «Салют». 29.06.1971 р. "Союз-11" відстикувався від орбітальної станції. 30.06.1971 р. - здійснено посадку. Через розгерметизацію апарату, що спускається, на великій висоті всі члени екіпажу загинули (політ здійснювався без скафандрів).

Космічний корабель "Союз-12". Проводить випробування вдосконалених бортових систем корабля. Перевірка системи порятунку екіпажу у разі аварійної розгерметизації. Екіпаж: командир В.Г.Лазарєв, бортінженер О.Г.Макаров. Позивний - "Урал". Запуск - 27.09.1973 р., посадка - 29.09.1973 р.

Космічний корабель "Союз-13". Виконує астрофізичні спостереження та спектрографування в ультрафіолетовому діапазоні за допомогою системи телескопів «Оріон-2» ділянок зоряного неба. Екіпаж: командир П.І.Клімук, бортінженер В.В.Лебедєв. Позивний - "Кавказ". Запуск - 18.12.1973 р., посадка - 26.12.1973 р.

Космічний корабель "Союз-14". Перша експедиція на орбітальну станцію "Салют-3". Екіпаж: командир П.Р.Попович, бортінженер Ю.П.Артюхін. Позивний - "Беркут". Запуск – 3.07.1974 р., стикування з орбітальною станцією – 5.07.1974 р., відділення – 19.07.1974 р., посадка – 19.07.1974 р.

Космічний корабель "Союз-15". Екіпаж: командир Г.В.Сарафанов, бортінженер Л.С.Демін. Позивний - "Дунай". Запуск - 26.08.1974 р., посадка 28.08.1974 р. Планувалося стикування з орбітальною станцією «Салют-3» та продовження наукових досліджень на її борту. Стикування не відбулося.

Космічний корабель "Союз-16". Випробування бортових систем модернізованого корабля "Союз" відповідно до програми ЕПАС. Екіпаж: командир А.В.Філіпченко, бортінженер М.М.Рукавішніков. Позивний - "Буран". Запуск - 2.12.1974 р., посадка - 8.12.1974 р.

Космічний корабель "Союз-17". Перша експедиція на орбітальну станцію "Салют-4". Екіпаж: командир О.О.Губарєв, бортінженер Г.М.Гречко. Позивний - "Зеніт". Запуск – 11.01.1975 р., стикування з орбітальною станцією «Салют-4» – 12.01.1975 р., відділення та м'яка посадка – 9.02.1975 р.

Космічний корабель "Союз-18-1". Суборбітальний політ. Екіпаж: командир В.Г.Лазарєв, бортінженер О.Г.Макаров. Пізний - не зареєстрований. Запуск та посадка - 5.04.1975 р. Планувалося продовження наукових досліджень на орбітальній станції «Салют-4». Через відхилення в роботі 3-го ступеня ракети-носія була видана команда на припинення польоту. Космічний корабель здійснив посадку в нерозрахунковому районі на південний захід від м.Горно-Алтайська

Космічний корабель "Союз-18". Друга експедиція на орбітальну станцію "Салют-4". Екіпаж: командир П.І.Клімук, бортінженер В.І.Севастьянов. Позивний - "Кавказ". Запуск – 24.05.1975 р., стикування з орбітальною станцією «Салют-4» – 26.05.1975 р., відділення, узвіз та м'яка посадка – 26.07.1975 р.

Космічний корабель "Союз-19". Перший політ за радянсько-американською програмою ЕПАС. Екіпаж: командир - А. А. Леонов, бортінженер В. Н. Кубасов. Позивний - "Союз". Запуск - 15.07.1975 р., 17.07.1975 р. -
стикування з американським космічним кораблем "Аполлон". 19.07.1975 р. кораблі розстикувались, виконуючи експеримент «Сонячне затемнення», потім (19.07) здійснено повторне стикування та остаточне розстикування двох космічних кораблів. Посадка - 21.07.1975 р. Під час спільного польоту здійснювалися взаємні переходи космонавтів та астронавтів, виконано велику наукову програму.

Космічний корабель "Союз-20". Безпілотний. Запуск – 17.11.1975 р., стикування з орбітальною станцією «Салют-4» – 19.11.1975 р., відділення, узвіз та посадка – 16.02.1975 р. Здійснювалися ресурсні випробування бортових систем корабля.

Космічний корабель "Союз-21". Перша експедиція на орбітальну станцію "Салют-5". Екіпаж: командир Б.В.Волинов, бортінженер В.М.Жолобов. Позивний - "Байкал". Запуск – 6.07.1976 р., стикування з орбітальною станцією «Салют-5» – 7.07.1976 р., розстикування, спуск та посадка – 24.08.1976 р.

Космічний корабель "Союз-22". Відпрацювання принципів та методів багатозонального фотографування ділянок земної поверхні. Екіпаж: командир В.Ф.Биковський, бортінженер В.В.Аксенов. Позивний - «Яструб». Запуск – 15.09.1976 р., посадка – 23.09.1976 р.

Космічний корабель "Союз-23". Екіпаж: командир В.Д.Зудов, бортінженер В.І.Різдвяний. Позивний - "Радон". Запуск – 14.10.1976 р. Посадка – 16.10.1976 р. Планувалася робота на орбітальній станції «Салют-5». Через нерозрахунковий режим роботи системи зближення космічних кораблів стикування з «Салют-5» не відбулося.

Космічний корабель "Союз-24". Друга експедиція на орбітальну станцію "Салют-5". Екіпаж: командир В.В.Горбатко, бортінженер Ю.Н.Глазков. Позивний - "Терек". Запуск – 7.02.1977 р. Стикування з орбітальною станцією «Салют-5» – 8.02.1976 р. Розстикування, спуск та посадка – 25.02.1977 р.

Космічний корабель "Союз-25". Екіпаж: командир В.В.Коваленок, бортінженер В.В.Рюмін. Позивний - "Фотон". Запуск - 9.10.1977 р. Посадка - 11.10.1977р. Планувалося стикування з новою орбітальною станцією «Салют-6» та здійснення на ній програми наукових досліджень. Стикування не відбулося.

Космічний корабель "Союз-26". Доставка екіпажу 1-ї основної експедиції на орбітальну станцію "Салют-6". Екіпаж: командир Ю.В.Романенко, бортінженер Г.М.Гречко. Запуск - 10.12.1977 р. Стикування з «Салют-6» - 11.12.1977 р. Розстикування, спуск та посадка - 16.01.1978 р. з екіпажем 1-ї експедиції відвідування у складі: В.А.Джанібеков, .Макаров (вперше відбувся обмін космічними кораблями, що входять до комплексу «Салют-6»).

Космічний корабель "Союз-27". Доставка на орбітальну станцію "Салют-6" 1-ї експедиції відвідування. Екіпаж: командир В.А.Джанібеков, бортінженер О.Г.Макаров. Запуск - 10.01.1978 р. Стикування з орбітальною станцією «Салют-6» - 11.01.1978 р. Відділення, узвіз та посадка 16.03.1978 р. з екіпажем 1-ї основної експедиції у складі: Ю.В.Романенко, М.Гречко.

Космічний корабель "Союз-28". Доставка на орбітальну станцію "Салют-6" 1-го міжнародного екіпажу (2-ї експедиції відвідування). Екіпаж: командир - А.А.Губарєв, космонавт-дослідник - громадянин Чехословаччини В.Ремек. Запуск - 2.03.1978 р. Стикування з "Салют-6" - 3.03.1978 р. Розстиковка, спуск та посадка - 10.03.1978 р.

Космічний корабель "Союз-29". Доставка на орбітальну станцію "Салют-6" екіпажу 2-ї основної експедиції. Екіпаж: командир - В.В.Коваленок, бортінженер - А.С.Іванченков. Запуск - 15.06.1978 р. Стикування з «Салют-6» - 17.06.1978 р. Розстикування, спуск та посадка 3.09.1978 р. з екіпажем 4-ї експедиції відвідування у складі: В.Ф.Биковський, З.Йен НДР).

Космічний корабель "Союз-30". Доставка на орбітальну станцію «Салют-6» та повернення екіпажу 3-ї експедиції відвідування (другого міжнародного екіпажу). Екіпаж: командир П.І.Клімук, космонавт-дослідник, громадянин Польщі М.Гермашевський. Запуск - 27.06.1978 р. Стикування з "Салют-6" - 28.06.1978 р. Розстикування, спуск та посадка - 5.07.1978 р.

Космічний корабель "Союз-31". Доставка на орбітальну станцію "Салют-6" екіпажу 4-ї експедиції відвідування (3-го міжнародного екіпажу). Екіпаж: командир - В.Ф.Биковський, космонавт-дослідник, громадянин НДР З.Йєн. Запуск – 26.08.1978 р. Стикування з орбітальною станцією «Салют-6» – 27.08.1978 р. Розстикування, спуск та посадка – 2.11.1978 р. з екіпажем 2-ї основної експедиції у складі: В.В.Коваленок . С. Іванченков.

Космічний корабель "Союз-32". Доставка на орбітальну станцію "Салют-6" 3-ї основної експедиції. Екіпаж: командир В.А.Ляхов, бортінженер В.В.Рюмін. Запуск – 25.02.1979 р. Стикування з «Салют-6» – 26.02.1979 р. Розстикування, спуск та приземлення 13.06.1979 р. без екіпажу в автоматичному режимі.

Космічний корабель "Союз-33". Екіпаж: командир Н.Н.Рукавишников, космонавт-дослідник, громадянин Болгарії Г.І.Іванов. Позивний - "Сатурн". Запуск — 10.04.1979 р. 11.04.1979 р. у зв'язку з відхиленнями від штатного режиму в роботі стикування з орбітальною станцією «Салют-6» скасовано. 12.04.1979 р. корабель здійснив спуск та посадку.

Космічний корабель "Союз-34". Запуск 6.06.1979 р. без екіпажу. Стикування з орбітальною станцією «Салют-6» - 8.06.1979 19.06.1979р. розстикування, спуск та посадка з екіпажем 3-ї основної експедиції у складі: В.А.Ляхов, В.В.Рюмін. (Апарат, що спускається, експонується в ГМІК ім.К.Е.Ціолковського).

Космічний корабель "Союз-35". Доставка на орбітальну станцію «Салют-6» 4-ї основної експедиції. Екіпаж: командир Л.І.Попов, бортінженер В.В.Рюмін. Запуск - 9.04.1980 р. Стикування з «Салют-6» - 10.04.1980 р. Розстикування, спуск та посадка 3.06.1980 р. з екіпажем 5-ї експедиції відвідин (4-го міжнародного екіпажу у складі: В.Н. Кубасов, Б.Фаркаш.

Космічний корабель "Союз-36". Доставка на орбітальну станцію "Салют-6" екіпажу 5-ї експедиції відвідування (4-го міжнародного екіпажу). Екіпаж: командир В.М.Кубасов, космонавт-дослідник, громадянин Угорщини Б.Фаркаш. Запуск - 26.05.1980 р. Стикування з «Салют-6» - 27.05.1980 р. Розстикування, спуск та посадка 3.08.1980 р. з екіпажем 7-ї експедиції відвідування у складі: В.В.Горбатко, Фам Туан ).

Космічний корабель "Союз-37". Доставка на орбітальну станцію екіпажу 7-ї експедиції відвідування (5-го міжнародного екіпажу). Екіпаж: командир В.В.Горбатко, космонавт-дослідник, громадянин В'єтнаму Фам Туан. Запуск - 23.07.1980 р. Стикування з «Салют-6» - 24.07.1980 р. Розстикування, спуск та посадка - 11.10.1980 р. з екіпажем 4-ї основної експедиції у складі: Л.І.Попов, В.В. .Рюмін.

Космічний корабель "Союз-38". Доставка на орбітальну станцію «Салют-6» та повернення екіпажу 8-ї експедиції відвідування (6-го міжнародного екіпажу). Екіпаж: командир Ю.В.Романенко, космонавт-дослідник, громадянин Куби М.А.Тамайо. Запуск - 18.09.1980 р. Стикування з "Салют-6" - 19.09.1980 р. Розстиковка, спуск та посадка 26.09.1980р.

Космічний корабель "Союз-39". Доставка на орбітальну станцію «Салют-6» та повернення 10-ї експедиції відвідування (7-го міжнародного екіпажу). Екіпаж: командир В.А.Джанібеков, космонавт-дослідник, громадянин Монголії Ж.Гуррагча. Запуск - 22.03.1981 р. Стикування з "Салют-6" - 23.03.1981 р. Розстиковка, спуск та посадка - 30.03.1981 р.

Космічний корабель "Союз-40". Доставка на орбітальну станцію «Салют-6» та повернення екіпажу 11-ї експедиції відвідування (8-го міжнародного екіпажу). Екіпаж: командир Л.І.Попов, космонавт-дослідник, громадянин Румунії Д.Прунаріу. Запуск - 14.05.1981 р. Стикування з "Салют-6" - 15.05.1981 р. Розстикування, спуск та посадка 22.05.1981 р.

Чи просто засунути людину в банку або про влаштування пілотованих космічних кораблів 3 січня, 2017

Космічний корабель. Напевно багато хто з вас, почувши це словосполучення, уявляє собі щось величезне, складне і густонаселене, ціле місто в космосі. Так колись уявляв собі космічні кораблі і я, та й численні фантастичні фільми та книги цьому активно сприяють.

Напевно, це добре, що авторів фільмів обмежує лише фантазія, на відміну від інженерів-конструкторів космічної техніки. Хоча б у кіно ми можемо насолодитися гігантськими обсягами, сотнями відсіків та тисячами людей екіпажу.

Справжній космічний корабель розмірами зовсім не вражає:

На фото радянський космічний корабель Союз-19, знятий американськими астронавтами з корабля Аполлон. Видно, що корабель досить маленький, а враховуючи, що об'єм займає далеко не весь корабель, очевидно, що там має бути досить тісно.

Воно й не дивно: великі розміри – це велика маса, а маса – ворог номер один у космонавтиці. Тому конструктори космічних кораблів намагаються зробити їх якомога легше, нерідко, на шкоду комфорту екіпажу. Зверніть увагу, як тісно в кораблі Союз:

Американські кораблі в цьому плані особливо не відрізняються від росіян. Наприклад, ось фотографія Еда Уайта та Джима Мак-Дівіта в космічному кораблі Джеміні.

Хоч якоюсь свободою пересування могли похвалитися хіба що екіпажі кораблів Спейс Шаттл. У їхньому розпорядженні були два відносно просторі відсіки.

Політна палуба (фактично кабіна управління):

Середня палуба (це побутовий відсік зі спальними місцями, туалетом, коморою та шлюзовою камерою):

Аналогічний за габаритами і плануванням радянський корабель Буран, на жаль, жодного разу не літав у пілотованому режимі, як і ТКС, який досі володіє рекордним об'ємом серед усіх кораблів, що коли-небудь проектувалися.

Але обжитий обсяг - далеко не єдина вимога, що пред'являється космічному кораблю. Доводилося мені чути висловлювання на кшталт такого: "Засунули людину в алюмінієву банку і відправили крутитися навколо Землі-матінки". Ця фраза, звичайно ж, некоректна. То чим же космічний корабель відрізняється від простої металевої бочки?

А тим, що космічний корабель повинен:
- Забезпечувати екіпажу придатну для дихання газову суміш,
- видаляти з населеного об'єму вуглекислий газ і пари води, що видихаються екіпажем,
- Забезпечувати прийнятний для екіпажу температурний режим,
- Мати герметичний обсяг, достатній для життєдіяльності екіпажу,
- Забезпечувати можливість управління орієнтацією у просторі та (опціонально) можливість здійснення орбітальних маневрів,
- Мати необхідні для життєдіяльності екіпажу запаси їжі та води,
- Забезпечувати можливість безпечного повернення екіпажу та вантажів на землю,
- Бути якомога легше,
- Мати систему аварійного порятунку, що дозволяє повернути екіпаж на землю за аварійної ситуації на будь-якому етапі польоту,
– Бути дуже надійним. Будь-яка одна відмова обладнання не повинна призводити до скасування польоту, будь-яка друга відмова не повинна загрожувати життю екіпажу.

Як бачите, це вже не проста бочка, а складний технологічний апарат, напханий безліччю різноманітної апаратури, що має двигуни та запас палива до них.

Ось наприклад макет радянського космічного корабля першого покоління Схід.

Він складається з герметичної сферичної капсули та конічного приладно-агрегатного відсіку. Таке компонування, при якому більшість приладів винесено до окремого негерметичного відсіку, мають майже всі кораблі. Це необхідно для економії маси: при розміщенні всіх приладів у герметичному відсіку, цей відсік вийшов би досить великим, а оскільки йому потрібно утримувати в собі атмосферний тиск і витримувати значні механічні та теплові навантаження під час входу в щільні шари атмосфери при спуску на землю, стінки його мають бути товстими, міцними, що робить всю конструкцію дуже важкою. А негерметичному відсіку, який при поверненні на землю відокремиться від апарата, що спускається і згорить в атмосфері, міцні важкі стінки не потрібні. Апарат, що спускається, без зайвих при поверненні приладів виходить менше і відповідно легше. Сферична форма йому надається теж зменшення маси, адже з усіх геометричних тіл однакового обсягу сфера має найменшу площу поверхні.

Єдиний космічний корабель, де вся апаратура була вміщена в герметичну капсулу, - американський Меркурій. Ось його фото в ангарі:

У цій капсулі могла поміститися одна людина і то важко. Зрозумівши неефективність такого компонування, американці свою наступну серію кораблів Джеміні робили вже з негерметичним приладно-агрегатним відсіком, що відокремлюється. На фотографії це задня частина корабля білого кольору:

До речі, у білий колір цей відсік пофарбований не так. Справа в тому, що стінки відсіку пронизані безліччю трубок, якими циркулює вода. Це система відведення надлишкового тепла, що отримується від Сонця. Вода забирає тепло зсередини відсіку і віддає його на поверхню приладно-агрегатного відсіку, звідки тепло випромінюється в простір. Щоб ці радіатори менше грілися під прямим сонячним промінням, їх пофарбували в білий колір.

На кораблях Схід радіатори були розташовані на поверхні конічного приладно-агрегатного відсіку та закривалися заслінками, схожими на жалюзі. Відкриваючи різну кількість заслінок, можна було регулювати тепловіддачу радіаторів, а отже, і температурний режим усередині корабля.

На кораблях Союз та їх вантажних аналогах Прогрес система відведення тепла аналогічна Джеміні. Зверніть увагу на колір поверхні приладно-агрегатного відсіку. Зрозуміло, білий:)

Усередині приладно-агрегатного відсіку розташовані маршові двигуни, маневрові двигуни малої тяги, запас палива для цього добра, акумулятори, запаси кисню і води, частина бортової електроніки. Зовні зазвичай встановлюють антени радіозв'язку, антени зближення, різні датчики орієнтації та сонячні батареї.

У апараті, що спускається, який одночасно служить кабіною космічного корабля, розташовані тільки ті елементи, які потрібні при спуску апарату в атмосфері і м'якій посадки, а також те, що має бути в прямому доступі для екіпажу: пульт управління, радіостанція, аварійний запас кисню, парашути , Касети з гідроксидом літію для видалення вуглекислого газу, двигуни м'якої посадки, ложементи (крісла для космонавтів), аварійно-рятувальні комплекти на випадок приземлення в нерозрахунковій точці, ну і, зрозуміло, самі космонавти.

У кораблях Союз є ще один відсік – побутовий:

У ньому знаходиться те, що потрібно в тривалому польоті, але без чого можна обійтися на етапі виведення корабля на орбіту та при приземленні: наукові інструменти, запаси їжі, Асенізаційно-санітарний пристрій (туалет), скафандри для позакорабельної діяльності, спальні мішки та інші побутові предмети.

Відомий випадок із космічним кораблем Союз ТМ-5, коли для економії палива побутовий відсік відстрілили не після видачі гальмівного імпульсу на сход з орбіти, а до. Тільки гальмівного імпульсу не було: відмовила система орієнтації, потім не вдавалося запустити двигун. В результаті космонавтам довелося ще на добу затриматися на орбіті, а туалет залишився у відстріленому побутовому відсіку. Складно передати, які незручності зазнали космонавти за цю добу, поки, нарешті, їм не вдалося благополучно приземлитися. Після цього випадку вирішили забити на таку економію палива та побутовий відсік відстрілювати разом із приладово-агрегатним після гальмування.

Ось скільки всяких складнощів опинилося в "банку". Ми ще окремо пройдемося по кожному типу космічних кораблів СРСР, США та Китаю у наступних статтях. Слідкуйте за оновленнями.

Рух космічного корабля в щільних шарах атмосфери Землі, що підлітає до Землі з міжпланетного простору з другою космічною швидкістю, створює проблеми. Це насамперед неприпустимі для членів екіпажу перевантаження. Захистити такий корабель від теплового навантаження також непросто.

Гальмування радянських міжпланетних автоматичних станцій серії «Зонд» і «Місяць», а також американських населених космічних кораблів «Аполлон» при поверненні їх з далекого космосу і спуску на Землю виявилося можливим виробляти без небезпеки перегріву і без великих перевантажень при дворазовому їх . Повітряний океан, що оточує нашу планету, певною мірою схожий на водний океан, тому застосовують такий термін, як «пірнання», що означає вхід космічного корабля в атмосферу. У першому пірнанні корабель входить на якусь глибину в атмосферу, а потім знову виходить із неї в космічний безповітряний простір.

Розберемося, чому космічний корабель при підльоті до Землі з другою космічною швидкістю має робити два пірнання у повітряний океан. Якби космічний корабель, маючи швидкість 11,2 км/сек, відразу увійшов в атмосферу і рухався в ній крутою траєкторією, він би сильно нагрівся і в ньому виникли б великі навантаження. При крутій траєкторії корабель швидко досяг нижніх, щільних шарів атмосфери, де розігрівання відбувається дуже швидко. Якщо ж траєкторію польоту корабля вибрати дуже пологою, так, щоб він тривалий час рухався в розріджених шарах атмосфери, тобто високо над Землею, він, можливо, і не згорів би, але зате повітря всередині кабіни сильно перегрілося б. Температура в кабіні стала б настільки великою, що не тільки для екіпажу, але і для приладів, встановлених на кораблі, вона була б неприйнятною.


Рис. 18. Посадка космічного корабля, що підлітає до Землі з другою космічною швидкістю, з використанням дії атмосфери Землі, що гальмує.


Тоді й народилося таке рішення – космічний корабель входить в атмосферу, пронизує її (див. рис. 18) і знову виходить у космічний простір, тобто у простір, де немає повітря. Пролетівши якийсь час в атмосфері, корабель, звісно, ​​зменшить швидкість. Шлях корабля в повітрі в першому його пірнанні роблять таким, щоб корабель, вилетівши назад у космос, мав швидкість дещо меншу за першу космічну. Знову потрапивши в космічний простір, корабель охолоджуватиметься, оскільки його розпечена зовнішня поверхня випромінюватиме тепло. Потім він знову входить в атмосферу, тобто робить друге пірнання, але вже зі швидкістю меншою, ніж перша космічна. Після другого входу в атмосферу корабель рухатиметься до Землі, як і при поверненні з орбітального польоту навколо Землі.


Рис. 19. "Коридор гальмування" космічного корабля в атмосфері.


Як космічний корабель, що має другу космічну швидкість, повинен входити в атмосферу, тобто виконувати перший нирок, щоб не згоріти, і водночас зменшити швидкість руху з 11,2 км/сек до першої космічної? Польоти космічних кораблів, що жили, показали, що вхід в атмосферу з другою космічною швидкістю буде безпечним за умови, якщо космічний корабель пройде в атмосфері дуже вузьким коридором, не відхиляючись ні в ту, ні в іншу сторону (див. рис. 19). Для кораблів серії «Аполлон» цей коридор має ширину лише 40 км. Це дуже вузький коридор, зважаючи на те, що до нього наближається космічний корабель зі швидкістю 46 320 км/год, з відстані приблизно 300 000 км. Ну, а якщо космічний корабель пройде нижче за межі цього коридору чи вище, що можна очікувати в такому разі?

Якщо корабель пройде нижче встановленої межі коридору входу, він надто глибоко увійде до щільних шарів атмосфери. Рухаючись довго в щільних шарах повітряної оболонки Землі, він перегріється і може згоріти. Пройшовши над верхньою межею коридору, космічний корабель пронизає занадто малий шар атмосфери, до того ж сильно розріджений, тому загальмується менше, ніж слід. Після вильоту в безповітряний простір корабель матиме швидкість меншу, ніж друга космічна, але більшу, ніж перша космічна. В цьому випадку, як ми вже говорили, траєкторією руху корабля буде витягнутий еліпс. Небезпечно увійти в коридор нижче за допустимий кордон, але й вхід вище за кордон також небезпечний. Адже, перед тим як корабель входить в атмосферу, від нього з метою зменшення ваги відкидається майже все, залишається тільки апарат, що спускається, в якому є лише найнеобхідніше для підтримки життєдіяльності екіпажу на час, протягом якого триває спуск корабля на Землю. А скільки часу може літати космічний корабель витягнутим еліпсом навколо Землі? Адже гальмувати його тепер, щоб змусити знову увійти до щільних шарів атмосфери, нічим, витрачене паливо, двигун відкинутий. Корабель може рухатися такою траєкторією невизначено довгий час. На його борту дуже обмежені запаси кисню, необхідного для дихання, води для пиття, їжі, джерел електроенергії.

Отже, після того як космічний корабель загальмується до швидкості, дещо меншої за першу космічну, він починає знижуватися, падаючи на Землю. Вибором відповідної траєкторії польоту в атмосфері можна забезпечити виникнення навантажень не вище допустимої величини. Однак при спуску стінки корабля можуть і повинні розігріватись до дуже високої температури. Тому безпечний спуск в атмосфері Землі можливий лише за наявності на зовнішній обшивці апарату спеціального теплозахисту, що спускається. Як попередити нагрівання тіла вище за допустиму величину, якщо воно знаходиться під впливом дуже потужного джерела тепла?

Якщо поставити на газову плиту чавунну сковороду і нагрівати її, вона розжариться до дуже високої температури, може стати червоною або навіть білою, випромінюючи тепло і світло. Але спробуйте нагріти ще більше сковороду. Скільки б не тримали сковороду на газовій плиті, підняти її температуру вище за певну не вдасться. Настане такий стан, при якому тепло, що надходить від газової плити до сковороди, не зможе змінити температуру останньої. Чому? Адже і сковороді безперервно підводиться тепло, і вона повинна нагрітися до вищої температури і зрештою розплавитися. Однак це не відбувається з наступної причини. Нагрітий метал не тільки отримує тепло від газової плити, але, нагрівшись до високої температури і розжарившись до червоного або білого кольору, він і сам шляхом випромінювання віддає тепло навколишньому повітрю. При певній температурі металу настає рівновага між кількістю тепла, що передається металу, і тим теплом, яке він випромінює в навколишній простір. Метал як би сам створює теплозахист собі, завдяки якій він не нагрівається вище певної температури при даному джерелі тепла.

Подібний тип теплозахисту можна застосувати і в космічних кораблях. На лобовій частині апарата, що спускається, можна встановити тепловий екран з дуже тугоплавкого металу, який не втрачає механічної міцності при нагріванні до високих температур. Розжарена металева плита (тепловий екран) і служитиме теплозахистом апарату, що спускається від впливу розпечених газів атмосфери.

Інший спосіб теплозахисту апаратів, що спускаються, полягає у застосуванні так званих екранів з отпотеванием. У спеку людина сильно потіє. Чому?

Тому що організм для захисту від перегріву застосовує дуже ефективний спосіб – він виділяє через пори шкіри вологу. Волога з поверхні шкіри випаровується, на що потрібно витрати тепла (нагадаємо, випаровування 1 кг води вимагає витрати 560 ккал тепла). Таким чином, все зайве тепло, яке під час спеки підводиться до нашого тіла, витрачається не на нагрівання організму, а на випаровування з поверхні шкіри вологи, що виділяється у вигляді поту. Наскільки такий спосіб відведення надлишків тепла ефективний, можна судити з того, що температура тіла практично залишається постійною (36,5°С) при зміні навколишньої температури повітря в широкому інтервалі (аж до 60°С).

За таким же принципом може працювати теплозахисний пристрій апарату, що спускається, що представляє собою екран з отпотеванием. На лобовій частині можна встановити товстий металевий лист, що має безліч дрібних отворів, через які на поверхню листа подається будь-яка рідина. Найкраще для цієї мети використовувати воду, так як вона має високу теплоту випаровування. Волога, що надходить через пори-отвори, випаровуватиметься, на що витрачається тепло, що надходить від розпечених газів атмосфери.

Теплові екрани та екрани з отпотеванием поки не використовуються. У всіх апаратах, що повертаються на Землю після космічного польоту, застосовується інший спосіб захисту від теплових потоків, який називається абляційним. Він виявився найбільш простим, надійним та ефективним. Давайте з'ясуємо, що означає його назва – абляційний. В одному слові - абляція, що поєднуються назви відразу кількох процесів. Які ж це процеси? Ми знаємо, що плавлення твердого тіла пов'язане із поглинанням тепла. Всім добре відомо, що якщо каструлю зі снігом поставити на вогонь і в сніг помістити термометр, то він буде показувати, що температура води, що утворюється від плавлення снігу, буде близько 0 ° С до тих пір, поки весь сніг не розтане (не розплавиться). У цьому процесі все тепло витрачається на розплав снігу. Відомо, що випаровування рідини також пов'язане з поглинанням тепла. Опустіть термометр у киплячу воду, він покаже температуру 100°С. Як би довго не нагрівати киплячу воду, температура її залишатиметься 100 ° С, поки вся вода не википить.

Вам, звісно, ​​доводилося купувати морозиво. Не тільки взимку, а й улітку воно буває твердим та холодним, сильно замороженим. Заморожують його за допомогою так званого сухого льоду. Сухим його називають тому, що при нагріванні не утворюється рідини, як при нагріванні звичайного льоду. Сухий лід - це вуглекислий газ, який довели до твердого стану, охолодивши до температури - 78° С. Твердий вуглекислий газ має чудову властивість: при нагріванні він не тане, а випаровується, тобто переходить з твердого стану в газоподібний, минаючи рідку фазу. Такий процес, при якому речовина із твердого стану переходить відразу в газоподібний, називають сублімацією. Властивістю сублімувати має не тільки твердий вуглекислий газ, але й низку інших речовин.

Чи є щось схоже у процесах плавлення та кипіння, з одного боку, і в процесі сублімації – з іншого? Є. Характерним для процесів кипіння та плавлення є сталість температури. Сублімація також відбувається за постійної температури. Твердий сухий лід, хоч як його нагрівай, завжди матиме температуру - 78°С. Все тепло, яке до нього підводитиметься, витрачається на його сублімування, тобто утворення пари з твердої речовини. Очевидно, якщо твердий вуглекислий газ спочатку розплавити, тобто перевести в рідкий стан (а це можна зробити за певних умов), а потім рідину випарувати, то загальна кількість тепла, яке витрачається на плавлення, а потім на випаровування, дорівнюватиме теплу , яке довелося б витратити, перетворюючи твердий вуглекислий газ безпосередньо на газоподібний стан. Іншими словами, теплота сублімації для даної речовини дорівнює сумі теплот випаровування та плавлення. Отже, теплота сублімації речовини завжди більша за теплоту його плавлення або випаровування, взятих окремо. Ми вже підійшли до того, щоб визначити термін «абляція».

Якщо на зовнішню поверхню апарата, що спускається, нанести шар будь-якої речовини, яка при нагріванні його в процесі спуску апарата в щільних шарах атмосфери буде плавитися, або випаровуватися, або сублімувати, або, нарешті, сильно розігріватися, то воно втратить механічну міцність і потоком повітря невеликими шматочками зноситиметься з поверхні космічного об'єкта. Ці процеси супроводжуються поглинанням тепла, яке віднімається від поверхні апарату, що спускається. Абляцією і називають цей процес винесення речовини у твердому, рідкому або газоподібному вигляді з поверхні будь-якого тіла, що піддається нагріванню.

Яким же основним вимогам мають задовольняти абляційні матеріали? Вимоги до абляційних теплозахисних матеріалів визначаються, по-перше, їх призначенням - відводити якнайбільше тепла при мінімальному витраті маси речовини, а по-друге, тими умовами, в яких знаходиться теплозахисний матеріал перед тим, як він починає виконувати своє основне призначення.

До початку спуску на Землю знаходиться в космічному просторі. При орбітальному польоті температура зовнішньої оболонки космічного корабля може змінюватися в межах від +95° на боці, освітленої Сонцем, до - 180° на тіньовому боці. Здійснюючи політ у космічному просторі, корабель неодноразово змінює своє становище щодо Сонця, тому його стінки то нагріваються, то охолоджуються. До чого це може спричинити? Спробуйте налити у звичайну склянку окропу. Склянка трісне. Різка зміна температури тіла, що володіє великим коефіцієнтом термічного розширення і малою теплопровідністю, зазвичай призводить до такого явища. Отже, для того щоб теплозахисне покриття, перебуваючи в космосі, не розтріскувалося від різкого перепаду температур, воно повинно мати мінімальний термічний коефіцієнт розширення, тобто при нагріванні не сильно збільшуватися в розмірах, а при охолодженні, навпаки, не сильно зменшуватися.

Ми вже говорили, що космічний простір – це надзвичайно глибокий вакуум (практично абсолютний). Вакуум сприяє виділенню з речовини летких складових. У теплозахисному покритті леткі речовини повинні бути відсутніми, інакше при тривалому знаходженні в космічному просторі теплозахисне покриття може змінити свій склад, а отже, механічні та інші властивості.

У космосі кораблю досить часто доводиться зустрічатися з роями найдрібніших частинок – метеорним пилом. Удари цих дрібних частинок не можуть спричинити механічне руйнування теплозахисного покриття, проте матеріал покриття може отримати пошкодження від тертя таких частинок. Тому він повинен мати високу зносостійкість, тобто бути мало чутливим до абразивної дії метеорної речовини. У космічному просторі теплозахисне покриття піддаватиметься також дії і космічних променів, і радіації, і інших чинників.

Вплив всіх факторів космічного простору на теплозахисне покриття протягом запланованого часу польоту корабля не повинен сильно змінити його властивості. Принаймні теплозахисний матеріал повинен зберігати свої властивості такою мірою, щоб виконати своє призначення - забезпечити безпечний спуск апарата, що спускається на Землю. Основні вимоги до теплозахисних матеріалів, звичайно, обумовлюються умовами їх роботи під час спуску при проходженні спускається апаратом щільних шарів атмосфери, де він піддається як механічному, так і тепловому впливу. У першу чергу теплозахисні матеріали повинні мати велику теплоту віднесення (її називають ефективною ентальпією). Це означає, що з поверхні теплозахисного покриття маса речовин уноситься під час підведення до нього великої кількості тепла. Цінність теплозахисних матеріалів головним чином визначається величиною ефективної ентальпії. Чим більша величина ефективної ентальпії, тим краще теплозахисний матеріал.

Зрозуміло, звісно, ​​чому ця величина така важлива. Адже чим вище ефективна ентальпія речовини, з якої виготовлено теплозахисне покриття, тим менше за масою за інших рівних умов його потрібно нанести на поверхню апарата, що спускається. А яке значення має маса для об'єктів, що піднімаються в космос, ми вже бачили. До того ж слід мати на увазі і та обставина, що теплозахисне покриття по масі становить іноді до 50% всієї маси апарату, що спускається.

Ефективна ентальпія – головний показник якості теплозахисного матеріалу, але не єдиний. Теплозахисне покриття повинно витримувати великі механічні навантаження, інакше воно може зруйнуватися під дією потоку повітря, що набігає на апарат. Нарешті, теплозахисні матеріали повинні мати малу теплопровідність. Тепло від апарата, що спускається, необхідно відводити для того, щоб усередині його, де знаходиться екіпаж і необхідні прилади, температура не підвищувалася вище допустимої величини. Температура ж усередині апарата, що спускається визначається тією кількістю тепла, яке пройде ззовні, через його оболонку, тобто теплопровідністю стінки апарату і, зокрема, покриття, що наноситься на нього. Очевидно, що менше теплопровідність теплозахисного покриття, то менше тепла надійде всередину апарату.

Поєднати в одному матеріалі велику ефективну ентальпію, високу міцність і малу теплопровідність, як показує практика, неможливо. Щоб отримати теплозахисне покриття з потрібними властивостями, його доводиться виготовляти з кількох шарів різних матеріалів. Зовнішній шар виконують з матеріалу, що має високе значення ефективної ентальпії і досить високою механічною міцністю. Другий шар виготовляють з матеріалу, що має невелику механічну міцність і відносно невелике значення ентальпії, зате малою теплопровідністю. Другий шар покриття захищений від дії гарячих газів атмосфери та їх тиску зовнішнім шаром. Матеріал другого слон покриття є головною перешкодою для проникнення тепла від зовнішнього шару теплозахисного покриття, що має дуже високу температуру, до металевого корпусу апарата, що спускається.

Яку температуру може мати зовнішній шар теплозахисного покриття? Ми вже говорили, що температура газів, що утворюються в розжареному шарі повітря, стисненого апаратом, що летить до Землі, досягає 8000°К. Теплозахисне покриття, нанесене на лобову частину апарата, що спускається, безпосередньо стикається з цим шаром і нагрівається. Однак температура поверхні абляційного матеріалу, з якого виготовлено теплозахисне покриття, завжди буває значно менше температури газів, з якими воно стикається. Більше того, вона певною мірою не залежить від величини температури розпечених газів атмосфери. Температура поверхні теплозахисного покриття визначається переважно властивостями матеріалу, з якого воно виготовлено. Пояснимо це. Температура полум'я газового пальника = 800 °С. Поставте на пальник порожній чайник. Через деякий час він нагріється до температури майже рівної температурі полум'я пальника. Тепер наповнимо чайник водою і також грітимемо. Температура чайника, хоч як довго тримати його на вогні, вище 100°С не підніметься. А якщо налити в чайник спирт, що має температуру кипіння 76 ° С, то стінки чайника не вдасться нагріти і вище 76 ° С, хоча температура полум'я пальника залишиться колишньою - 800 ° С.

Випаровування в процесі кипіння - це по суті один із видів абляції, при якому виноситься речовина з поглинанням тепла. Адже і захист корпусу апарату, що спускається, абляційним теплозахисним покриттям від перегріву відбувається так само, як і захист стінок чайника від перегріву рідиною, що випаровується в ньому. Максимальна температура, до якої можна нагріти стінки чайника, залежить від температури кипіння рідини, що знаходиться в ньому. Температура поверхні теплозахисного покриття, яка має контакт із розпеченими до 8000° До газами, визначатиметься температурою, при якій теплозахисний матеріал із твердого стану перетворюється на газоподібний. Можна виготовляти теплозахисні матеріали з різними температурами перетворення на газоподібний стан (температурами сублімації). У практиці будівництва космічних апаратів найбільшого поширення набули матеріали із температурами сублімації 2500 - 3500° З. Основу цих матеріалів становлять звані епоксидні чи формальдегідні смоли. Смоли для надання їм механічної міцності змішують зі скляними нитками, склотканиною, азбестом чи іншими тугоплавкими речовинами.

У нормальних умовах такі змішані матеріали мають більшу твердість та міцність. При нагріванні до температури сублімації (2500 - 3500 ° С) вони переходять у газоподібний стан, частково звужуються. Температуру нагрівання зовнішньої поверхні теплозахисного покриття можна змінювати (у певних межах), змінюючи склад теплозахисного матеріалу. Виникає питання, чому в практиці знайшли застосування абляційні матеріали, що перетворюються з твердого стану на газоподібний при температурах близько 3000°С? Чи небезпечно допускати нагрівання зовнішньої стінки апарата, що спускається до настільки високої температури? Здавалося б, чим нижча температура оболонки апарата, що спускається, тим безпечнішим буде спуск. Насправді виходить навпаки - застосування теплозахисних матеріалів з меншою температурою сублімації, ніж мають матеріали, що нині застосовуються, невигідно. Адже чим нижчою буде температура газоутворення, тим більший шар теплозахисного покриття за час спуску має випаруватися. Отже, шар теплозахисного покриття потрібно буде робити більшим по масі, а це веде до збільшення ваги, що, як відомо, небажано.

Застосовувати теплозахисні матеріали з вищою температурою сублімації (тобто вище 2500 - 3500 ° С) також невигідно. Застосування теплозахисних матеріалів із підвищеною температурою сублімації означає нагрівання верхніх шарів теплозахисного покриття до вищих температур. А відомо, що при даній теплоізоляції кількість тепла, що проходить через неї, буде тим більшою, чим значніша різниця температур між її зовнішньою та внутрішньою частинами. Отже, до металевої обшивки апарату, що спускається, при такому теплозахисному покритті буде надходити більше тепла, що призведе до великого нагрівання всього, що знаходиться всередині його. Щоб запобігти перегріву відсіку, де міститься екіпаж, потрібно збільшити товщину теплоізолюючого шару, що також позначиться на вазі корабля.

Розрахунок і практика показали, що найменша вага апарату, що спускається, за інших рівних умов виходить, якщо застосовувати теплозахисне покриття з температурою сублімації не вище 3500° С і не нижче 2500° С. Теплозахисне покриття апарату, що спускається космічного корабля «Аполлон», на якому американський повертаючись із Місяця, підлітають до Землі з другою космічною швидкістю, виготовлено з матеріалу на основі епоксидної смоли. Товщина теплозахисного шару, що наноситься на поверхню апарата, що спускається, не скрізь однакова. Найбільша товщина робиться на лобовій поверхні, де вона досягає 66 мм, а найменша – на донній частині (23 мм). Це лише товщина матеріалу, який може зазнавати винесення (абляції) в процесі нагрівання. Загальна ж товщина теплозахисного покриття, що захищає металевий корпус від нагріву на лобовій частині апарату космічного корабля «Аполлон», що спускається, становить 450 мм, тобто майже півметра.

Ось яку товщу теплозахисного матеріалу має пройти тепло, що надходить від розжарених газів атмосфери, щоб досягти металевої оболонки апарату та нагріти повітря, що знаходиться в ньому. Нагрівання – головна небезпека під час спуску корабля в атмосфері. Незважаючи на величезну товщину теплозахисного і теплоізолюючого шару, частина тепла все-таки проходить всередину апарата, що спускається. Крім того, всередині апарату відбувається виділення тепла внаслідок життєдіяльності членів екіпажу та роботи апаратури. При польоті корабля у космічному просторі надлишки тепла, як ми бачили, відводяться системою терморегулювання. Відведення проводиться шляхом охолодження повітря рідиною, яка у свою чергу охолоджується в змійовику, вміщеному в космосі.

У період спуску Землю, коли апарат перебуває у атмосфері, такий спосіб відведення надлишків тепла з нього виключається. За бортом апарата, що спускається не вакуум, як у космічному просторі, а потік розпеченого до величезної температури газу. Спеціальними дослідженнями встановлено, що людина може витримувати температуру 71 ° С протягом 67 хв без особливої ​​шкоди для організму. А якщо тіло людини попередньо переохолодити всього на 1 ° С, вказану температуру він зможе витримувати 114 хв. Час спуску з орбіти на Землю в середньому становить 20 - 25 хв, тобто воно набагато менше за той час, протягом якого людина може витримувати температуру 71 ° С.

Однак температура атмосфери всередині апарату, що спускається, за рахунок зовнішнього нагрівання і виділення тепла приладами може виявитися і більше, ніж 70° С, і це вже буде небезпечно для здоров'я і життя членів екіпажу. Тому всі апарати, що спускаються, забезпечені системами регулювання температури, які можуть працювати і в умовах спуску апарата в щільних шарах атмосфери Землі. Система терморегулювання, що працює під час зниження апарату, що спускається, принципово відрізняється від системи терморегулювання, що працює під час знаходження космічного корабля в безповітряному просторі. Принцип її роботи полягає у відведенні тепла шляхом випаровування рідини. Випаровування рідини відбувається за рахунок тепла, що міститься у відсіку апарата, що спускається. Пари, що утворюються при цьому, відводяться за борт апарату. Рідина, що застосовується в системі терморегулювання апарата, що спускається, повинна мати наступні властивості: мати велику теплоту випаровування і низьку температуру кипіння. Такі властивості мають деякі зріджені гази, зокрема аміак. Рідкий аміак кипить при температурі - 33 ° С, але, перебуваючи в балоні під тиском в кілька атмосфер, зберігає рідкий стан при нормальній кімнатній температурі.

А що станеться, якщо в баку з рідким аміаком поступово зменшувати тиск за допомогою вентиля? Аміак буде закипати і в газоподібному стані виходити назовні. Утворення газу з рідини супроводжується поглинанням тепла. Звідки береться тепло, необхідне випаровування аміаку? З довкілля. Балон незабаром стане холодним. Тепле повітря приміщення буде нагрівати балон, а він у свою чергу віддаватиме тепло аміаку, що випаровується. Так поступово все повітря, що знаходиться в приміщенні, можна охолодити до потрібної температури; для цього звичайно, потрібно випарувати певну кількість аміаку. Охолодження повітря у відсіку апарату, що спускається, де знаходиться екіпаж, проводиться таким же чином, тільки пари речовини, що випаровується в спеціальному пристрої, викидаються не у відсік, а але трубкам відводяться за борт апарату.

Хоча атмосфера Землі і є причиною дуже сильного розігріву апарата, що спускається під час його спуску на Землю, вона в той же час служить засобом гальмування. За допомогою атмосфери можна погасити величезні космічні швидкості. Але чи можна безпечно приземляти апарат, що спускається, якщо гальмувати його тільки атмосферою? Звичайно, ні. Стрибок з вікна першого поверху не становить жодної небезпеки, а з другого стрибне не кожен. З третього поверху та вище стрибати небезпечно. Під дією сили тяжіння, що створює прискорення, швидкість приземлення людини, що стрибає з вікна високого будинку, досягає такої величини, коли він зможе розбитися. Яку ж швидкість повинен мати апарат, що спускається в момент приземлення, щоб удар його про Землю був не небезпечний як для членів екіпажу, так і для апаратури, встановленої в ньому. Найкраще, звичайно, приземлятися так, щоб швидкість апарату в момент зіткнення з поверхнею Землі дорівнювала нулю або принаймні не перевищувала 2 м/сек. За умови умови посадка буде м'якою, абсолютно безпечною і для екіпажу і для конструкції апарату.

Досить жорсткий удар, але ще терпимий, відчуватиметься, якщо приземлення відбувається зі швидкістю підходу до Землі 5 - 6 м/сек. А якщо швидкість буде більшою? Зрозуміло, що це погано і для екіпажу, і апаратури.

Починаючи з деякої висоти, апарат, що спускається, поводиться як звичайне тіло, що падає на Землю з деякою початковою швидкістю. Швидкість його падіння, порівняно з першою космічною швидкістю, буде невеликою. Наприклад, тіло, скинуте з літака, що летить на висоті 2000 м-коду, приземлиться зі швидкістю 200 м/сек (v² = √2gH). 200 м/сек – це невелика швидкість, але приземлятися з такою швидкістю, безумовно, не можна. Як забезпечити безпечне приземлення?

Перебуваючи вже не в космосі, а в безпосередній близькості до Землі, можна скористатися звичайними, земними засобами. Парашут – випробуваний спосіб спуску з висоти на Землю. Правда, спуск космічного апарату на парашутах, після того як він втратить за рахунок гальмівної дії атмосфери значну частину своєї швидкості, відбувається не так, як спуск парашутиста, що стрибає з борту літака. Спускається апарат на борту, як правило, два основних парашута і третій допоміжний. Перший, гальмівний парашут (він набагато менший за розміром, ніж другий) розкривається під час руху космічного апарату зі швидкістю близько 250 м/сек. Його призначення – дещо знизити швидкість апарату, тому цей парашут і називають гальмівним.

Другий, основний парашут служить забезпечення плавної посадки апарату Землю. Розмір купола його в кілька разів більший, ніж у гальмівного парашута, а тому і дія гальмує значно більше. Чому одразу не викидається великий парашут? Цього робити не можна. При великій швидкості руху на нього діятиме надто велике навантаження і він може порватися. А навіщо потрібен допоміжний парашут? Його призначення: витягнути основний парашут із гнізда, в якому він укладений. Основний парашут має великий розмір і велику масу. Щоб скинути його з борту апарата, потрібно витратити значне зусилля. Допоміжний парашут невеликий за розміром, витягнути його з гнізда не становить великої складності. Цей невеликий парашут кріпиться до кільця другого, основного парашута. Коли допоміжний парашут розкривається у повітрі, тиск потоку повітря на його купол створює силу, достатню для того, щоб витягнути з гнізда основний парашут.

Система парашутів забезпечує спуск і приземлення апарату, що спускається, при якому удар про Землю не супроводжується поштовхами, небезпечними для екіпажу. Однак приземлення за допомогою парашутів не забезпечує м'якої посадки. Щоправда, якщо парашут зробити дуже великих розмірів, посадку можна було б робити і м'яко (тобто зі швидкістю приземлення трохи більше 2 м/сек). Є інший, більш прийнятний спосіб, що дозволяє забезпечити м'яку посадку, при якому не потрібно великого збільшення ваги апарата, що спускається. На борту апарату можна мати реактивний двигун, який слід увімкнути в той момент, коли апарат буде на висоті 1-2 м над поверхнею Землі. Напрямок сили тяги двигуна має бути протилежним напрямку руху апарата. Тягу двигуна можна вибрати такою, щоб його робота протягом заданого часу (зазвичай це частки секунди) повністю призупинила падіння апарата на Землю на висоті 0,2 - 0,15 м. Апарат ніби повисне в повітрі на якусь мить. Після того як двигун припинить роботу, апарат, що спускається, знову падатиме на Землю. Але з якої висоти? Усього лише 0,2 - 0,15 м. Падіння з такої висоти не дасть різкого удару, приземлення буде м'яким і безпечним.

Спуск на Землю без застосування гальмівних двигунів призводить лише до деякої жорсткості приземлення, однак такий спуск все ж таки безпечний. Але на деяких небесних тілах, зокрема на Місяці, немає атмосфери. Отже, зробити спуск космічного об'єкта на поверхню Місяця за допомогою парашутів неможливо. Безпечний спуск космічних об'єктів на планети, які не мають достатньо щільної атмосфери, можна забезпечити лише за допомогою гальмівних двигунів.



Останні матеріали розділу:

Отримання нітросполук нітруванням
Отримання нітросполук нітруванням

Електронна будова нітрогрупи характеризується наявність семи полярного (напівполярного) зв'язку: Нітросполуки жирного ряду – рідини, що не...

Хроміт, їх відновлювальні властивості
Хроміт, їх відновлювальні властивості

Окисно-відновні властивості сполук хрому з різним ступенем окиснення. Хром. Будова атома. Можливі ступені окислення.

Чинники, що впливають на швидкість хімічної реакції
Чинники, що впливають на швидкість хімічної реакції

Питання №3 Від яких чинників залежить константа швидкості хімічної реакції? Константа швидкості реакції (питома швидкість реакції) - коефіцієнт...