Создание ракеты. Космическая ракета: виды, технические характеристики

Вчера президент посетил Самару, где побывал на одном из ведущих российских предприятий – ОАО «Ракетно-космический центр (РКЦ) «Прогресс» – и провёл совещание по вопросам социально-экономического развития региона.

Осмотр заводской продукции Владимир Путин начал прямо с вертолётной площадки на заводской территории. Здесь президенту показали образцы авиационной и водной техники. Глава государства даже сел за штурвал двухмоторного турбовинтового самолёта «Рысачок», который производится на предприятии.

С самолётов и началась история предприятия. С 1917 года это был Государственный авиационный завод № 1, и находился он в Москве. А родилась мастерская по ремонту велосипедов ещё в 1894 году, с неё-то всё и пошло. В Самару (тогда город назывался Куйбышев) завод эвакуировали в 1941 году. Отсюда на фронт отправлялись штурмовики Ил-2 и Ил-10, истребители МиГ-3. А в 1959-м с полигона Байконур взлетела первая серийная межконтинентальная баллистическая ракета, с 12 апреля 1961 года все запуски отечественных космических экипажей производились на самарских носителях.

Современная история предприятия тоже успешна. Владимиру Путину показали и рассказали о международных и перспективных проектах завода. К примеру, международный проект «Союз», который реализуется в Гвианском космическом центре, предполагает около 50 пусков ракет-носителей в течение 15 лет, что обеспечивает «Прогрессу» долгосрочной заказ на производство ракет класса «Союз-СТ».

На предприятии идёт работа над перспективными космическими проектами создания новых ракет среднего класса типа «Союз-5», ракет-носителей тяжёлого и сверхтяжёлого классов для полётов на Луну и Марс, производства малых космических аппаратов и других высокотехнологичных проектов.

В цехе сборки и испытания ракет-носителей, используемых для запуска пилотируемых и транспортных космических кораблей, президенту показали и серийные, и опытные образцы ракет-носителей – главной продукции предприятия.

Как рассказал генеральный директор завода Александр Кирилин, за 50 лет на Самарском РКЦ создано девять модификаций ракет-носителей среднего класса – «Восток», «Молния», «Союз». И запущено их было за эти годы более 1800, а ещё – 980 космических аппаратов, которые также делают на «Прогрессе». Причём они решают множество задач, включая национальную безопасность, научные и народно-хозяйственные цели.

Вечером в административном корпусе завода Владимир Путин провёл совещание, посвящённое социально-экономическому развитию Самарской области. Его участниками стали министры правительства, вице-премьер Дмитрий Рогозин и руководители крупных предприятий области в сфере нефтепереработки, автомобилестроения, авиационно-космической промышленности и жилищного строительства.

Знакомьтесь: НПО «Энергомаш», недавно вошедшее в Объединенную ракетно-космическую корпорацию России. Это место где производят самые лучшие и мощные жидкостные ракетные двигатели в мире. Они вытягивали почти всю советскую космическую программу, а теперь тянут российскую, украинскую, южнокорейскую и, частично, даже американскую.

Здесь, в подмосковных Химках, разработаны двигатели для советско-российских ракет «Союз» и «Протон»; для российской «Ангары»; для советско-украинских «Зенита» и «Днепра»; для южнокорейской KSLV-1 и для американской ракеты Atlas-5. Но обо всем по порядку...

1. После проверки паспорта и прибытия сопровождающего, с проходной выдвигаемся в музей завода, или как тут его называют «Демонстрационный зал».

2. Хранитель зала Владимир Судаков — начальник Отдела информации. Судя по всему, с обязанностями он справляется неплохо — он один из всех моих собеседников знал кто такой «Zelenyikot».

3. Владимир провел короткую, но емкую экскурсию в музее.

Видите на столе 7 сантиметровую пшикалку? Вот с нее вырос весь советский и российский космос.
НПО «Энергомаш» развился из небольшой группы энтузиастов ракетостроения, сформированной в 1921 году, а в 1929-м названной Газодинамическая лаборатория, руководителем там был Валентин Петрович Глушко, позже он же стал генеральным конструктором НПО «Энергомаш».

Диск со сферой в центре — это не модель Солнечной системы, как я подумал, а макет электроракетного космического корабля. На диске предполагалось размещать солнечные батареи. На дальнем плане — первые модели жидкостных ракетных двигателей разработки ГДЛ.

За первыми концептами 20-30-х гг. пошли реальные работы на госфинансировании. Тут ГДЛ работало уже вместе с Королевским ГИРД. В военное время в «шарашке» разрабатывали ракетные ускорители для серийных военных самолетов. Создали целую линейку двигателей, и полагали, что являются одними из мировых лидеров жидкостного двигателестроения.

Но всю погоду испортили немцы, которые создали первую баллистическую ракету А4, более известную в России под названием «Фау-2».

Ее двигатель более чем на порядок превосходил советские разработки (25 тонн против 900 кг), и после войны инженеры принялись наверстывать упущенное.

4. Сначала создали полную реплику А4 под названием Р-1, но с использованием полностью советских материалов. На этом периоде нашим инженерам еще помогали немецкие. Но к секретным разработкам их старались не подпускать, поэтому дальше наши работали сами.

5. Первым делом инженеры принялись форсировать и облегчать немецкую конструкцию, и добились в этом немалых успехов — тяга повысилась до 51 тс.

6. Первые разработки с новым типом камеры сгорания были военные. В демонстрационном зале они запрятаны в самый дальний и темный угол. А на свету — гордость — двигатели РД-107 и РД-108, которые обеспечили Советскому Союзу первенство в космосе, и позволяют России лидировать в пилотируемой космонавтике по сей день.

7. Владимир Судаков показывает рулевые камеры — дополнительные ракетные двигатели, которые позволяют управлять полетом.

8. В дальнейших разработках от подобной конструкции отказалось — решили просто отклонять маршевую камеру двигателя целиком. Проблемы с нестабильностью горения до конца решить так и не удалось, поэтому большинство двигателей конструкции КБ Глушко — многокамерные.

9. В зале имеется только один однокамерный гигант, который разрабатывался для лунной программы, но в серию так и не пошел — победил конкурирующий вариант НК-33 для ракеты Н1.

Разница их в том, что Н1 запускали на смеси кислород-керосин, а Глушко был готов запускать людей на диметилгидразине-тетраоксиде азота. Такая смесь эффективнее, но намного токсичнее керосина. В России на ней летает только грузовой «Протон». Впрочем, это ни сколь не мешает Китаю сейчас запускать своих тайконавтов именно на такой смеси.

10. Можно взглянуть и на двигатель «Протона».

11. А двигатель для баллистической ракеты Р-36М, до сих пор стоит на боевом дежурстве в ракетах «Воевода», широко известных под натовским названием «Сатана».

Впрочем, сейчас их, под названием «Днепр» тоже запускают с мирными целями.

12. Наконец добираемся до жемчужины КБ Глушко и гордости НПО «Энергомаш» — двигателю РД-170/171.

На сегодняшний день — это самый мощный кислород-керосиновый двигатель в мире — тяга 800 тс. Превосходит американский лунный F-1 на 100 тс, но достигает этого за счет четырех камер сгорания, против одной у F-1.

РД-170 разрабатывался для проекта «Энергия-Буран», в качестве двигателей боковых ускорителей. По первоначальному проекту предполагалось многоразовость ускорителей, поэтому двигатели были разработаны и сертифицированы для десятикратного использования. К сожалению, возврат ускорителей так и не был реализован, но двигатели сохраняют свои возможности.

После закрытия программы «Буран», РД-170 повезло больше чем лунному F-1 — ему нашли более утилитарное применение в ракете «Зенит». В советское время ее, так же как и «Воеводу» разрабатывало КБ «Южное», которое после развала СССР оказалось за границей. Но в 90-е политика не помешала российско-украинскому сотрудничеству, а к 1995 году, совместно с США и Норвегией начал реализовываться проект «Морской старт». Хотя он так и не вышел на прибыльность, прошел реорганизацию и сейчас решается его дальнейшая судьба, но ракеты летали и заказы на двигатели поддерживали «Энергомаш» в годы космического безденежья 90-х- начала 2000-х.

13. Как добиться подвижности узла при высоких давлениях и экстремальных температурах? Да фигня вопрос: всего лишь 12 слоев металла и дополнительные кольца бронирования, зальем меж слоев жидким кислородом — и нет проблем...

Такая конструкция позволяет жестко закрепить двигатель, но управлять полетом отклонением камеры сгорания и сопла, при помощи карданного подвеса. На двигателе он виден чуть ниже и правее центра, над панелью с красными заглушками.

14. Американцы про свой космос любят повторять: «Мы стоим на плечах гигантов». Глядя на такие творения советских инженеров понимаешь, что эта фраза всецело относится и к российской космонавтике. Та же «Ангара» хоть и детище уже российских конструкторов, но ее двигатель — РД-191 эволюционно восходит к РД-171.

Точно так же «половинка» РД-171, под названием РД-180 внесла свой вклад, и в американскую космонавтику, когда «Энергомаш» в 1995 году победил в конкурсе Lockheed Martin. Я спрашивал, не было ли в этой победе пропагандистского элемента — могли ли американцы заключить контракт с русскими для демонстрации завершения эры соперничества и начала сотрудничества в космосе? Мне не ответили, но рассказали про офигевшие глаза американских заказчиков, когда они увидели творения сумрачного химкинского гения. По слухам, характеристики РД-180 почти вдвое превышали характеристики конкурентов. Причина в том, что в США так и не освоили ракетные двигатели с закрытым циклом. В принципе, можно и без него, тот же F-1 был с открытым циклом или Merlin от SpaceX. Но в соотношении «мощность/масса» двигатели закрытого цикла выигрывают, хоть и проигрывают в цене.

Вот тут на видео испытаний двигателя Merlin-1D видно как из трубки рядом с соплом хлещет струя генераторного газа:

15. Наконец, завершение экспозиции — надежда предприятия — двигатель РД-191. Это пока самая младшая модель семейства. Он создавался для ракеты «Ангара», успел поработать в корейской KSLV-1, и его рассматривает в качестве одного из вариантов американская компания Orbital Scienses, которой понадобилась замена самарского НК-33 после аварии ракеты Antares в октябре.

16. На заводе эту троицу РД-170, РД-180, РД-191 в шутку называют «литр», «поллитра» и «четвертинка».

17. На заводе много интересного, а главное получилось увидеть, как такое чудо инженерной мысли создается из кучи стальных и алюминиевых болванок.

Научно-исследовательский проект

«Ракетостроение:

прошлое, настоящее, будущее»

Научный руководитель: Дарья Владимировна

1. Введение. 3

2. История зарождения ракетостроения. 4

3. Первые шаги в космосе. 7

4. Современные достижения в космонавтике. 14

5. Имитация запуска ракеты в домашних условиях. 16

6. Заключение. 17

7. Список используемой литературы: 18

Введение

Узнать с чего начиналось ракетостроение;

Изучить первые шаги в космосе,

Узнать современные достижения в космонавтике,

Имитировать запуск ракеты в домашних условиях.

История зарождения ракетостроения

В конце 9 века китайцы изобрели порох, который поначалу использовали для изготовления петард, которые они прикрепляли к кончикам стрел и пускали в сторону врагов. Взрывы пугали лошадей и сеяли панику. Очень скоро китайские оружейники заметили, что непрочно укрепленные петарды летели сами по себе: так был открыт принцип запуска ракеты. Вскоре порох стал широко применяться в военном деле, гранаты, пушки, ружья. Военные стратеги доверяли пушкам с прямой наводкой больше, чем неуправляемым ракетам, но воздушные снаряды оказались эффективными для поражения крупных целей. Именно изобретение пороха стало основой возникновения настоящих ракет. Ракеты стали совершенствовать. Со временем разные учёные высчитывали, сколько надо пороха, чтоб запустить ракету на луну. А так как с древних времён человек мечтал оторваться от Земли и достичь иные миры, мы пришли к тому, что стали изобретать космическую ракету. Ещё 400 лет назад было доказано возможность полётов в космос, но до середины 20 века полёты в космос были только в умах учёных и писателей-фантастов. И только два конструктора С.Королёв и В.фон Браун сделали мечту реальностью.

В 1931 году была создана группа изучения реактивного движения, которую возглавил Сергей Павлович Королёв. Учёный сразу сосредоточил своё внимание на создании крылатых ракет. 17 августа 1933г. в небо поднялась ракета на гибридном топливе - «ГИРД-09», ракета поднялась свыше 400 метров, а спустя несколько месяцев стартовала первая ракета на жидкостном реактивном топливе «ГИРД-Х». Вскоре появились и были успешно испытаны два аппарата: РНИИ-212 и РНИИ-217. Изучение реактивного движения интересовало не только советских учёных. Похожие работы велись и в Германии. В 1933г. в Германии состоялся первый запуск ракеты немецкого учёного фон Брауна - А-1.

Конструкция этой ракеты оказалась нестабильной, что было учтено при создании новой ракеты: А-2. В конце 1934 года две ракеты этого типа успешно стартовали с полигона. Обе ракеты имели жидкостной реактивный двигатель (ЖРД). Уже в 1936 году была создана ракета А-3, тогда- то командование нацистской Германии и дало добро на развитие ракетной программы, и в следующем году начались испытания А-3. Ракета в отличие от своих предшественниц весила больше, и имела газовые рули, что позволяло запускать её со стартового стола вертикально. Однако испытания закончились неудачей, и фон Браун начал работу над А-5.

Проведя успешный запуск А-5, конструкторы перешли к работе над большой ракетой А-4, которая в ходе войны стала известна как «Фау-2». Ракета массой 13 тонн и высотой 14 метров поражала цели на расстоянии до 300 км, преодолевая его за 5 минут, позже ракета послужила моделью для всех послевоенных ракет. После капитуляции Германии немецкие учёные продолжили работу над совершенствованием ракетной техники. Фон Браун сдался американцам и стал одним из ведущих специалистов американской космической программы.

СССР и США начали гонку за обладание немецкими ракетными секретами. Американцы вместе с фон Брауном получили не только документацию, но и заводы, на которых изготавливалась «Фау-2». Однако через несколько месяцев эта территория отошла СССР, и туда сразу же прибыла группа учёных во главе с Королёвым. Перед ракетчиками была поставлена задача воспроизвести ракету А-4. В 1948г.

Королёв успешно провёл испытания ракеты Р-1 – слегка модернизированной копии «Фау-2». Позже в 1953 году перед конструкторами встала задача создать ракету, способную доставить отделяемую головную часть массой 5 тонн на расстояние до 8 тысяч км. С.П.Королёв решил отказаться от немецкого наследства, он должен был разработать совершенно новую ракету, которой ещё не было. Несмотря на то, что новый военный заказ был рассчитан на новый вид ядерного оружия, у Королёва появилась возможность создать такую ракету, которая могла вывести корабль в космос. Поскольку двигателя, который мог бы вывести такой груз на орбиту, не существовало даже в проектах, Королёв предложил революционную конструкцию ракеты. Она состояла из четырёх блоков первой ступени и одного блока- второй, соединенных параллельно. Такую систему назвали «связкой». Причём двигатели начинали работать с земли. 15 мая 1957года состоялся первый запуск новой ракеты, которая была названа Р-7. Удачность и как следствие надёжность конструкции и очень большая мощность для баллистической ракеты позволили использовать Р-7 в качестве ракеты-носителя. Именно ракеты-носители открыли человеку космическую эру.

Первые шаги в космосе

Королёв делал ракеты для военных, но мечтал начать с их помощью освоение космоса. Весной 1954 года он вместе с академиком М.В.Келдышем и группой учёных Академии наук определили круг задач, которые должны были решать искусственные спутники Земли. Королёв обратился к правительству с просьбой разрешить использовать новую ракету для запуска космического спутника. Хрущёв дал согласие, и в начале 1956 года было принято постановление о создание искусственного спутника Земли массой 1000-1400 кг с аппаратурой для научных исследований массой 200-300 кг. Учёные начали работу сразу над двумя спутниками. Первый так называемый «объект-Д» весил более 1,3 тонн и нёс на борту 12 научных приборов. Кроме того он был оснащён солнечными батареями, от которых питались радиопередатчик «Маяк» и магнитофон для записи телеметрии на тех участках орбиты, которые недоступны наземным станциям слежения. Правда, перед стартом он вышел из строя. Чтобы космический аппарат не перегревался на солнце, была разработана система терморегуляции газа внутри спутника. Кроме того, была придумана оригинальная система охлаждения. Таким образом, «объект-Д», который должен был открыть космическую эру, обладал всеми системами современных космических аппаратов. Это была полноценная космическая научная станция.

Второй спутник был биологическим. Он представлял собой головной обтекатель Р-7, внутри которого учёные разместили герметическую кабину для животного и контейнеры с научной и измерительной аппаратурой. Спутник имел массу более полутоны и должен был выйти на орбиту вслед за «объектом-Д». Цель его запуска бала довольно просто – доказать, что живое существо способно полететь в космос и остаться в живых.

Однако первым в космос полетел не нагруженный научной аппаратурой спутник, а небольшой металлический шарик, снабжённый простейшим радиопередатчиком. Этот аппарат так и назвали – «простейший спутник», или ПС. Металлический шар диаметром чуть больше полуметра, состоящий из двух полусфер, скрепленных 36 болтами, имел массу всего 83 кг.

На нём были установлены 4 антенны длиной 2,5 и 2,4 метра. Герметичный алюминиевый корпус был заполнен азотом, это должно было уберечь аппарат от перегрева. Так же внутри размещались два передатчика весом 3,5 кг и три батареи питания. Передаваемые им радиосигналы позволяли исследовать верхние слои ионосферы.

Простейший спутник был собран в рекордно короткие сроки. 15 февраля 1957 года было принято постановление о его создании, а 4 октября того же года он вышел на орбиту. Принимаемый всеми радиолюбителями сигнал «бип-бип» возвестил о начале новой космической эры. ПС-1 провёл на орбите 92 дня, а уже 4 ноября, ровно через месяц после запуска, в космос отправился ПС-2 с собакой Лайкой на борту. Первое живое существо должно было прожить орбите неделю, но аппарат перегрелся, и собака быстро погибла. Тем не менее главная цель была достигнута – Королёв доказал возможность полёта живого существа в космос.

Лайка стала первым живым существом, побывавшим в космосе, но далеко не первым животным, полетевшим в ракете. Учёные СССР и США использовали животных для исследования перегрузок во время полёта. Американцы предпочитали запускать обезьян, а мы собак, которых находили во дворах института авиационной медицины. Учёные приучили собак носить специальные одежды, есть из автоматической кормушки увлажненный корм, потому что лакать в невесомости невозможно. Собаки проходили тренировки, готовились к перегрузкам и катапультированию.

В том же году С.П. Королёв начал исследования по созданию пилотируемого корабля спутника. Ракетой-носителем должна была стать Р-7. Расчёты показали, что она способна вывести на околоземную орбиту груз массой более 5 тонн.

Тогда же бюро Королёва начало работу над космическим кораблём «Восток». Всего было создано три типа кораблей: прототип «Восток-1к», на котором были отработаны системы, «Восток-2к»-разведывательный спутник, и «Восток-3к», предназначенный для полётов человека в космос.

После окончания работ над будущим космическим кораблём «Восток» настало время испытаний. Первым, кто полетел на корабле-спутнике, был манекен, а следом за ним отправились собаки. 19 августа 1960 года в космос с космодрома Байконур был запущен корабль «Спутник-5», который был прототипом космического корабля «Восток». На корабле отправились собаки Белка и Стрелка.

Они провели на орбите около суток и благополучно вернулись на землю. В течение нескольких месяцев ещё были попытки запустить собак в космос, но все оказывались неудачными, собаки погибали. С. П. Королёв не мог отправить в космос человека до тех пор, пока не был уверен, что корабль надёжен и космонавт вернётся на Землю целым и невредимым, поэтому собачьи запуски продолжались. 9 марта 1961 года стартовал корабль «Спутник-9», который нёс на борту манекен, собаку Чернушку, мышь и морскую свинку. При возращении после входа в плотные слои атмосферы манекен успешно катапультировался, а животные приземлились в спускаемом аппарате.

Следующей в космос отправилась Звёздочка. 25 марта космический корабль с собакой и манекеном на борту вышел на орбиту, выполнил ряд испытаний и вернулся на землю. Безопасность космического корабля была доказана, и теперь Королёв со спокойным сердцем дал добро на полёт человека. Одноместный космический корабль «Восток» выводил на орбиту космонавта, который совершал полёт в скафандре. Система жизнеобеспечения была рассчитана на 10 суток полёта. После завершения программы исследований от корабля отделялся спускаемый аппарат, который доставлял космонавта на землю. На высоте 7 км космонавт катапультировался и приземлялся отдельно от спускаемого аппарата. Однако в экстренных случаях он мог и не покидать аппарат. Общая масса космического корабля достигала 4,73 тонны, длина (без антенн) 4,4м, а максимальный диаметр 2,43м. Отсеки механически соединялись между собой при помощи металлических лент и пиротехнических замков. Корабль оснащался системами: автоматического и ручного управления, автоматической ориентации на

Солнце, ручной ориентации на Землю, жизнеобеспечения, рассчитанной на поддержание внутренней атмосферы, близкой по своим параметрам к атмосфере Земли в течение 10 суток, командно-логического управления, электропитания, терморегулирования и приземления.

Вес космического корабля вместе с последней ступенью ракеты-носителя составлял 6,17 тонны, а их длина в связке 7,35 м. При разработке спускаемого аппарата конструкторами была выбрана асимметричная сферическая форма, как наиболее хорошо изученная и имеющая стабильные аэродинамические характеристики для всех диапазонов на разных скоростях движения. Это решение позволяло обеспечить приемлемую массу тепловой защиты аппарата и реализовать наиболее простую баллистическую схему спуска с орбиты.

В то же время выбор баллистической схемы спуска обуславливал высокие перегрузки, которые предстояло испытать человеку, работающему на борту корабля. Спускаемый аппарат имел два иллюминатора, один из которых размещался на входном люке, чуть выше головы космонавта, а другой, оснащённый специальной системой ориентации, в полу у его ног.

12 апреля 1961 года с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель 8к78 с космическим кораблём «Восток». На борту корабля находился лётчик-космонавт Юрий Гагарин, которому первому предстояло преодолеть притяжение родной планеты и выйти на околоземную орбиту. «Восток» совершил один виток вокруг Земли, полёт длился 108 минут. Полёт корабля "Восток" с человеком на борту явился итогом напряженной работы советских ученых, инженеров, врачей и специалистов различных отраслей техники. 6 августа 1961 года был запущен корабль, получивший название "Восток-2", с лётчиком-космонавтом Г.С.Титовым. Полёт продолжался 25 ч. Орбитальный полёт и спуск прошли нормально. На корабле "Восток-2" была установлена профессиональная репортажная кинокамера, доработанная для бортовых съемок. С помощью этой камеры была выполнена 10-минутная съёмка Земли через иллюминаторы корабля.

Объекты съёмки выбирал сам космонавт, стремясь получить материал, иллюстрирующий картины, наблюдаемые им во время полёта. Полученная высококачественная съёмка широко демонстрировалась на телевизионном киноэкране, была опубликована в центральных газетах и вызвала интерес научной общественности к изучению изображений Земли из космоса. Следующим этапом стала программа «Восход» для выхода человека в космос. Для этого конструкция была изменена. Двухместный корабль «Восход-2» был оборудован надувной шлюзовой камерой, которая после использования отстреливалась. Снаружи камеры конструкторы установили кинокамеру, баллоны с запасом воздуха для надува, и запас кислорода. Для полёта был разработан специальный скафандр «Беркут». Скафандр имел многослойную герметичную оболочку, с помощью которой поддерживалось давление, а снаружи специальное покрытие, которое предохраняло от солнечных лучей. 18 марта 1965 года «Восход-2» стартовал с космонавтами Беляевым и Леоновым. Спустя полтора часа после начала полёта Леонов открыл наружный люк и вышел в открытый космос.

Запуски космических кораблей положили новую эпоху в освоение космоса. В 1962 году конструкторы начали проектировать корабль «Союз», для облёта Луны. Одновременно с советскими учёными космическое агентство США начало разработку лунной программы, они хотели первыми освоить поверхность луны. Были созданы луноходы, для изучения поверхности Луны. Новые ракеты-носители, и космические корабли, например «Аполлон», созданный учёными НАСА, для доставки астронавтов на поверхность Луны. 16 июля 1969 года стартовал Аполлон-11. Лунный модуль прилунился. Нил Армстронг спустился на поверхность Луны 21 июля 1969 года, совершив первую в истории человечества высадку на Луну. Космические корабли не могли обеспечить длительное пребывание на орбите, поэтому учёные стали думать над созданием орбитальной станции. В 1971 году с помощью ракеты-носителя «Протон» на орбиту вывели орбитальную станцию «Салют». Спустя 2 года США запустили станцию «Скайлэб».

Орбитальные станции (ОС) были предназначены для долговременного пребывания людей на околоземной орбите, для проведения научных исследований в условиях космического пространства, наблюдений за поверхностью и атмосферой планеты. От искусственных спутников ОС отличалась наличием экипажа, который периодически сменялся с помощью транспортных кораблей. На кораблях доставляли смену экипажа, запасы топлива и материалы для станции, и ещё средства жизнеобеспечения экипажа. Длительность пребывания на орбитальной станции зависела от того, возможно ли её вовремя дозаправить и ремонтировать. Поэтому при разработке орбитальной станции третьего поколения «Салют» было принято решение о создании на базе пилотируемого корабля «Союз» грузового корабля, получившего позже название «Прогресс». При проектировании были использованы бортовые системы, конструкции корабля «Союз». «Прогресс» имел три основных отсека: герметичный грузовой со стыковочным агрегатом, где размещались материалы и оборудование, доставляемые на станцию, отсек дозаправки, и приборно-агрегатный.

В 1979 году советские конструкторы приступили к работе над новым типом долговременных орбитальных станций. Над "Миром" работали 280 организаций. Базовый блок был выведен на орбиту 20 февраля 1986 года. Затем в течение 10 лет один за другим были пристыкованы ещё шесть модулей. С 1995 года станцию стали посещать иностранные экипажи. Также на станции побывало 15 экспедиций, из них 14 международных.

Станция провела 5511 день на орбите. В конце 1990-х годов на станции начались многочисленные проблемы из-за постоянного выхода из строя различных приборов и систем. Через некоторое время было принято решение затопить «Мир». 23 марта 2001 года проработавшая в три раза дольше срока станция была затоплена в Тихом океане. В том же 1979 году американские конструкторы построили первый Шаттл, космический челнок, многоразовый транспортный космический корабль. Шаттл запускается в космос, осуществляет манёвры на орбите как космический корабль и возвращается на Землю как самолёт. Подразумевалось, что Шаттлы будут сновать, как челноки, между околоземной орбитой и Землёй, доставляя полезные грузы в обоих направлениях. Корабли стали использоваться для вывода грузов на орбиту высотой 200-500 км, проведения исследований, обслуживания орбитальных космических станций.

Что такое космическая ракета? Чем она отличается от обычной? Космическая ракета – это ракета составная, многоступенчатая, работающая на жидком топливе. Никто в готовом виде такую ракету сразу не придумал!

Первые простые ракеты появились ещё в 13 веке в Китае.

Эскизы и чертёжи первых многоступенчатых ракет появились в трудах военного техника Конрада Хааса (1556 г.) и учёного Казимира Семеновича (1650 г.). Именно он, по мнению многих специалистов, является первым изобретателем многоступенчатой ракеты. Но это были военно-инженерные проекты. Ни Хаас, ни Семенович не предполагали их использование в космических целях.

Первым идею использования многоступенчатой ракеты для полёта в космос предложил
в 17 веке… Сирано де Бержерак в своей фантастической повести «Путешествие на Луну» (1648 г.).

Но дело в том, что обычная многоступенчатая ракета на твёрдом топливе (в основном предлагался порох) не годилась для космических полётов. Нужен был принципиально иной вид топлива.

И вот, наконец, в начале 20 века, в 1903 году, наш соотечественник К. Э. Циолковский придумал, как научить ракету летать в космосе. Он придумал ЖИДКОЕ двухкомпонентное топливо! – Впервые предложил конструкцию космической ракеты с жидкостным реактивным двигателем! – В этом его великая заслуга. И именно поэтому Циолковский считается одним из основоположников космонавтики (хотя ему и не удалось предложить работоспособную конструкцию ракеты). «Одним из» – потому что всего их трое. Кроме нашего Циолковского это ещё американец Роберт Годдард и немец Герман Оберт.

Годдард в 1914 г. первым, наконец, предложил прототип настоящей космической ракеты – многоступенчатую ракету на жидком топливе. То есть Годдард свёл воедино две основополагающих идеи – идею многоступенчатости и идею жидкого топлива. Многоступенчатость + Жидкое топливо = Космическая ракета. То есть проект настоящей космической ракеты впервые появился именно в трудах Годдарда. Причём в конструкции ракеты Годдарда предусмотрено последовательное отделение ступеней. Именно Годдард в 1914 г. впервые получил патент на изобретение многоступенчатых ракет.
Более того, Годдард занимался не только теоретическими выкладками. Он был ещё и практик! В 1926 году именно сам Годдард и построил первую в мире ракету с жидкостным реактивным двигателем (на жидком топливе). Построил и запустил! (Пусть тогда ещё и не на очень большую высоту, но это же был только первый пробный запуск!)
Так что если к кому в большей степени и относится фраза «придумал космическую ракету» – так это именно к Годдарду.

Стать свидетелем запусков многоступенчатых космических ракет суждено было только одному из трёх «отцов» – Герману Оберту. В 1923 году выходит его книжка, в которой он предложил двухступенчатую ракету для полёта в космос. Выход этой работы имел огромный резонанс в обществе! Даже советская газета «Правда» неоднократно писала об идее «немецкого профессора Оберта, который придумал способ полёта в космос». Оберт тоже был практиком. Он тоже построил свою ракету.

Кроме традиционно называемых трёх «отцов», пожалуй, можно назвать ещё и четвёртого основоположника космонавтики – Юрия Кондратюка, который в своём труде «Тем, кто будет читать, чтобы строить» дал принципиальную схему и описание 4-ступенчатой ракеты, работающей на кислородно-водородном топливе. Работа над рукописью была начата в 1916 г. и закончена в 1919 г. Кондратюк знаменит, прежде всего, тем, что именно он рассчитал оптимальную траекторию полёта к Луне. Эти расчёты были использованы NASA в лунной программе «Аполлон». Предложенная им в 1916 году траектория была впоследствии названа «трассой Кондратюка».

1.1.	Этапы развития ракет и ракетной техники……………………………………..
1.2.	Теория тел переменной массы – фундамент космонавтики. Развитие космонавтики и практической ракетной техники……………………………...
1.3.	Образование рынка космических услуг и развитие РКТ на современном этапе……………………………………………………………………………….
1.3.1.	Основные задачи, решаемые ракетно-космической техникой………………..
1.3.2.	Работы, выполняемые на ракетно-космическом комплексе при подготовке ракет-носителей к пуску и на этапе пуска……………………………………...
1.3.3.	Состав ракетно-космического комплекса и полигона для испытаний и штатных запусков ракет-носителей……………………………………………..
	Перспективы развития средств выведения……………………………………..
	Литература………...…………………………………………………..………….

Глава 1

Введение в ракетно-космическую технику

Этапы развития ракет и ракетной техники

История развития ракет восходит к глубокой древности. Появление ракет неразрывно связано с изобретением пороха, продукты сгорания которого создают реактивную силу, способную сообщить ракете сравнительно высокую скорость. В литературе указывается, что рецепт изготовления пороха был известен в Китае, Индии, арабских странах, но где порох появился впервые до настоящего времени неизвестно. Считается, что в Китае ракеты («огненные стрелы») применялись еще в X – XII веках.

Использование ракет в качестве оружия всегда обуславливалось относительно высокими энергетическими возможностями реактивных устройств, что делало ракеты эффективными при боевом применении. Однако постоянное соперничество других видов метания снарядов, как правило, приводило на многих этапах создания ракет к отказу от использования последних. В основном причиной отказа была низкая точность попадания в цель ракетами по сравнению с конкурирующими системами. Это связано с тем, что в неракетных системах сообщение требуемой скорости снаряду, пуле и т. д. производится на коротком участке движения снаряда по направляющей, которую можно достаточно точно навести в цель.

В результате этого сориентировать вектор скорости бросания снаряда, величина которого формируется при движении снаряда в стволе, можно сориентировать более или менее точно, и на него относительно мало влияют внешние условия полета снаряда. Однако эти же условия требуют сообщения снаряду больших ускорений, а, следовательно, и больших нагрузок, вызываемых реакциями, действующими на метательное устройство. Это заставляет изготавливать неракетную метательную систему значительно более тяжелой по сравнению с массой снаряда (в сотни раз).

В ракетной системе сообщение скорости снаряду происходит в основном вне пусковой установки, на сравнительно длинном участке траектории полета. Это приводит к тому, что ускорения снаряда невелики, поэтому невелики и нагрузки на систему метания. Вес ракетной метательной системы становится сравнимым с весом ракеты, и может отличаться всего в несколько раз.

Широкое распространение «огненные стрелы» получили в Индии. Европейцы (англичане) впервые столкнулись с «огненными стрелами» в период колонизации Индии. Изучением их занялся военный инженер полковник Вильям Конгрев. Он вывез ракеты в Англию, усовершенствовал их, и добился принятия ракет на вооружение английской армии. Ракеты достаточно широко и успешно использовались в боевых действиях английской армии. Так в 1807 году во время войны с Наполеоном английский флот при осаде Копенгагена практически полностью уничтожил город с помощью ракет. выпуск 2 стр. 152 рис. 7; стр. 159 рис. 11. Появление ракет на вооружении Англии заставило заняться ими в других странах.

В России ракеты описываются в «Уставе» Анисима Михайлова, написанного им в 1607-1621 г. При Петре I ракеты широко применялись в русской армии. В начале 80-х годов XVII века в Москве было учреждено «Ракетное заведение», которое затем было переведено в Санкт-Петербург. В начале XVIII века в нем была создана сигнальная ракета, которая состояла на вооружении русской армии больше полутора веков. вып. 2, стр. 159 рис 11.

Одним из первых создателей боевых ракет для русской армии был генерал Александр Дмитриевич Засядко (1779 – 1837 г.) Им были созданы удачные рикошетные и зажигательные ракеты, которые использовались в ракетных ротах и батареях русской армии.

В 40-х годах прошлого столетия русский ученый генерал Константинов К. И. разработал научные основы расчета и проектирования пороховых ракет. выпуск 2 стр. 160 рис. 12. Используя его методики были созданы ракеты с дальностью стрельбы до 4-5 км, которые стали эффективным оружием русской армии.

Однако развитие во второй половине XIX века нарезной артиллерии, позволившей получить большую дальность стрельбы и более высокую точность и меньшее рассеивание попадания вытеснило ракеты. Как уже отмечалось, воздействие внешних нагрузок (аэродинамических, вызванных неточностью изготовления снаряда, метательной установки и др.) на снаряд при полете на участке разгона под действием реактивной силы приводят к большим угловым отклонениям вектора скорости снаряда от требуемого значения, а следовательно и к отклонениям параметров движения снаряда по траектории. Эти отклонения значительно превышали аналогичные отклонения артиллерийских орудий, разработанных во второй половине XIX века, точность стрельбы ракетами была много ниже, чем точность попадания снарядов при стрельбе из этих орудий. Это явилось причиной отказа от использования ракет в качестве снарядов для поражения целей.

В ходе развития методов вооруженной борьбы в период бурного развития науки и техники в конце XIX – начале XX веков наметился переход к позиционным войнам, ведение которых требовало огромного напряжения всего экономического и морального потенциала стран – противников и расходования больших людских ресурсов, организации управления хозяйством этих стран, маневра силами и средствами по территории страны.

В ходе таких войн постоянно возрастали требования к возможности поражения объектов противника на значительном удалении от переднего края вооруженной борьбы сражающихся армий. К таким объектам относились центры управления, узлы коммуникаций всех типов, важнейшие центры энергоснабжения, производства промышленной продукции, скопления войск, боевой техники, основные склады различных запасов. Для нанесения морального ущерба населению страны и для сокращения его трудовых ресурсов считалось возможным нанесение ударов по крупным населенным пунктам противника.

Одной из первых попыток создания средств доставки боевого снаряда в глубокий тыл противника (по понятиям того времени) было создание в Германии в ходе первой мировой войны сверхдальнобойного оружия, предназначенного для обстрела целей, расположенных на удалении от орудия на 200-250 км.

Уникальный опыт использования этого орудия показал, что эффективность такой метательной системы крайне низка. Для доставки к цели снаряда весом 7 килограмм потребовалось создать орудие весом 350 тонн, обладающее малой скорострельностью, имеющее очень низкую живучесть в связи с крайне высокой нагрузкой на ствол при выстреле.

Кроме того, круговое отклонение снаряда от точки прицеливания, равное 2 км, было столь велико, что реально мог быть осуществлен обстрел площадных целей типа крупного города, таким был Париж. Это показало, что при подобных параметрах рассеивания повышение эффективности до приемлемого уровня может быть достигнуто только за счет резкого увеличения (в сотни раз) массы боевого заряда. То есть на пути использования для доставки такого заряда к цели ствольных систем добиться успеха было невозможно.

Развитие авиации в первые два десятилетия XX века могло позволить предположить, что использование самолетов решит поставленную задачу. Уже в конце первой мировой войны во всех крупных воюющих странах были созданы бомбардировщики, способные доставлять до тонны и больше бомбовой нагрузки на дальность 300-350 км (Fridrichshafen G-IV, Gotha G-V в Германии), (Handley Page H-12, Handley Page H-15 в Англии), (Илья Муромец в России), (Martin MB в США). Правда, в период первой мировой войны практически не было осуществлено ни одного авиационного налета на глубокие тыловые объекты противников, кроме нескольких бомбовых ударов, совершенных немецкими дирижаблями. Но накопленный опыт применения авиации для атаки наземных войск противника на переднем крае и ближних войсковых тылах, тенденция развития авиации (повышения дальности полета, скорости, грузоподъемности, развитие вооружения самолета) позволили создать теории авиационных войн, основоположники которых доказывали, что в таких войнах практически только силами авиации можно подавить сопротивление противника, нанести непоправимый ущерб экономике противника и деморализовать население. Но авторы этих теорий не учли боевые способности развивающихся средств ПВО, построенных на применении современной истребительной авиации, зенитной артиллерии, средств раннего обнаружения атакующих самолетов противника, средств связи и управления. Развитие ПВО позволяло осуществить маневр даже ограниченными силами, обеспечивая местное противодействие в оборонительных средствах.

Понимание этого привело к тому, что в странах имеющих развитую научно-техническую базу (США, СССР, Германия) возникла идея создания боевых летательных аппаратов-роботов, сочетающих возможности самолетов в достижении удаленных целей, имеющих на борту значительную полезную нагрузку с повышением надежности выполнения задачи при сравнимых затратах материальных средств на создание и производство этих аппаратов, либо за счет массового их применения в относительно дешевом варианте, либо за счет повышения их неуязвимости при полете по таким траекториям и с такой скоростью, что делало недосягаемыми для средств ПВО того времени. Наибольших успехов в реализации этой идеи добились немецкие ученые и инженеры. В значительной степени это объяснялось тем, что в европейских странах – победительницах в первой мировой войне (Англия, Франция, Италия), в США и СССР большое влияние было уделено развитию оправдавшей себя военной авиации. А в Германии Версальский мирный договор запрещал иметь и разрабатывать такую авиацию, и силы ученых были направлены на создание нетрадиционных средств нападения, инструмента подавления тыловых целей, на который не распространялись ограничения мирного договора. Таким инструментом оказались беспилотный крылатый самолет-снаряд V-1 (FZG-76) и баллистическая ракета V-2 (A4).

В Германии, которая в значительной степени сохранила научный и технический потенциал, а в середине 30-х годов получила экономические возможности создания новых систем вооружения удалось создать значительно более мощный и более эффективный, чем в других странах беспилотный баллистический аппарат и спроектировать агрегаты наземного оборудования, организовать его массовое производство, а также производство агрегатов наземного оборудования, произвести испытания всего боевого ракетного комплекса, найти, создать и опробовать организационные и эксплуатационные принципы применения.

Создание беспилотных летательных аппаратов типа самолетов-снарядов V-1 и управляемых баллистических ракет V-2 и использование опыта их эксплуатации и боевого применения резко активизировало работы над аналогичными системами вооруженной борьбы, ведущимися в различных странах мира, особенно в СССР и США.

Именно постановка на борт баллистической ракеты системы управления позволила повысить точность стрельбы ракеты по малоразмерным целям и сделать ее конкурентно-способной по эффективности любой метательной системе.

В Советском Союзе в марте 1946 года на первой послевоенной сессии Верховного Совета СССР в числе других первостепенных задач развития страны называлась задача обеспечения работ по развитию реактивной техники. В 1946 году Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР принимается решение о создании новых и развитии существующих научно-исследовательских, опытно-конструкторских и испытательных организаций, деятельность которых должна быть направлена на создание ракет различных классов и назначения, в первую очередь баллистических ракет дальнего действия, наземного оборудования, обеспечивающего их подготовку, запуск, управление полетом и измерения параметров полета.

В начале 50-х годов Советский Союз вышел на передовые рубежи по разработке и применению мощных ракет. Это позволило в 1957 году человечеству сделать первый шаг в практическом освоении Космоса – запустить искусственный спутник Земли, а затем в 1961 и первого космонавта.

При дальнейшем развитии ракетной техники ее создателями решались две задачи:

Совершенствование ракет как средства вооруженной борьбы, повышение их неуязвимости от воздействия противника и увеличение боевого могущества ракет. Решение этой задачи всегда связывалось со стремлением уменьшить габариты ракеты при сохранении или даже увеличении мощности боевого заряда, его эффективности. Это позволяло бы, в свою очередь, либо увеличить защитные свойства шахтных пусковых установок, увеличение размеров которых не допускалось международными соглашениями, либо создать приемлемых размеров подвижные ракетные комплексы разных типов. Как правило, ракеты, удовлетворяющие этим требованиям создаются твердотопливными;

Увеличение возможностей ракет как инструмента для освоения ближнего и дальнего космоса. А на этом пути в начальный период постоянно наблюдались тенденции к увеличению размеров ракет, так как задачи, которые ставились и ставятся перед ракетной техникой, требуют возможности запуска более тяжелых объектов.

На первом этапе этого развития почти все задачи освоения космоса решались путем использования в качестве средства выведения космических объектов боевых ракет и их ступеней. В дальнейшем для решения задач освоения космоса были созданы специальные носители космических средств.

Ракеты среднего и тяжелого класса, которые использовались для этой цели, оснащаются в основном ЖРД. И в настоящее время только очень небольшая часть задач по освоению космоса может решаться путем использования ступеней современных боевых ракет (ракеты двойных технологий). То есть все в большей мере прослеживается определенная дифференциация боевых ракет и ракет – носителей космических объектов.

1.2. Теория тел переменной массы – фундамент космонавтики.

Развитие космонавтики и практической ракетной техники.

В основе создания теории и практики использования ракет лежат основные положения механики тел переменной массы. Механика тел переменной массы – наука XX столетия. Современная ракетная техника доставляет новые и новые задачи для этого сравнительно недавно возникшего раздела теоретической механики.

Ракеты разных типов, реактивные снаряды, торпеды освоены сейчас промышленностью почти всех стран мира. Все ракеты суть тела, масса которых существенно изменяется во время движения. Вообще случаи движения тел, масса которых изменяется с течением времени, можно видеть во многих явлениях природы. Например масса падающего метеорита, движущегося в атмосфере, убывает вследствие того, что частицы метеорита отрываются вследствие силы сопротивления воздуха или сгорают.

Основной закон динамики точки переменной массы был открыт русским ученым профессором Петербургского политехнического института И. В. Мещерским в 1897 году . Показано, что имеется два фактора, отличающих уравнения движения точки переменной массы от уравнений Ньютона: переменность массы и гипотеза отделения частиц, определяющих добавочную или реактивную силу, создающую движение точки.

Закон движения точки переменной массы гласит: «Для любого момента времени произведение массы излучающего центра на его ускорение равно геометрической сумме равнодействующей приложенных к нему внешних сил и силы реактивной».

d(m×V)/dt = F + R

Полученное И. В. Мещерским основное уравнение движения точки переменной массы дало возможность установить количественные закономерности для различных задач. Одной из существенных гипотез, лежащих в методе Мещерского, является гипотеза близкодействия (контактного воздействия тела и отбрасываемых частиц). Допускается, что в момент отделения частицы от тела происходит явление, аналогичное удару, частица за очень малый промежуток времени получает относительную скорость V 2 , и дальнейшее взаимодействие частицы и основного тела прекращается.

Важный вклад в механику переменной массы внес русский ученый К. Э. Циолковский . В 1903 году он опубликовал работу «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в которой обстоятельно исследовал ряд интересных случаев прямолинейного движения тел переменной массы (ракет). Простейшая задача, решенная в исследовании Циолковским, касается самого принципа реактивного движения. Изучая движение точки в среде без внешних сил, Циолковский показал, что при достаточно большой скорости отбрасывания частиц и величине отношения начальной массы точки к конечной массе можно получить весьма большие (космические) скорости.

В механике тел переменной массы Циолковскому принадлежит идея изучения таких движений точки переменной массы, когда на некоторых интервалах времени масса точки изменяется непрерывно, а в некоторые моменты времени – скачком. Это позволило построить теорию многоступенчатых ракет.

Космонавтика как наука, а затем и как практическая отрасль, сформировалась в середине XX века. Но этому предшествовала увлекательная история рождения и развития идеи полета в космос, начало которой положила фантазия, и только затем появились первые теоретические работы и эксперименты. Так, первоначально в мечтах человека полет в космические просторы осуществлялся с помощью сказочных средств или сил природы (смерчей, ураганов). Ближе к XX веку для этих целей в описаниях фантастов уже присутствовали технические средства – воздушные шары, сверхмощные пушки и, наконец, ракетные двигатели и собственно ракеты. Не одно поколение молодых романтиков выросло на произведениях Ж. Верна, Г. Уэллса, А. Толстого, А. Казанцева, основой которых было описание космических путешествий.

Все изложенное фантастами будоражило умы ученых. Так К. Э. Циолковский говорил: «Сначала неизбежно идут мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчет».

Публикация в начале XX века теоретических работ пионеров космонавтики К. Э. Циолковского, Ф. А. Цандера, Ю. В. Кондратюка стр. 8, Р. Х. Годдарта вып. 2 стр. 174 рис. 9, Г. Гансвиндта, Р. Эно Пельтри, Г. Оберта вып. 2 стр. 175, В. Гомана в какой-то степени организовала полет фантазии, но в то же время вызвала к жизни новые направления в науке – появились попытки определить, что может дать космонавтика обществу и как она на него влияет.

Одним из пионеров ракетно-космической техники является Роберт Эно Пельтри (Einaut Pelterie) – французский ученый, инженер и изобретатель.

В космонавтику пришел после увлечения авиационной техникой. Одним из первых кто обратил внимание на возможность использования в космической технике атомной энергии.

В 1912-1913 годах Роберт Годдард (Goddard) в США разрабатывал теорию движения ракеты. Годдард вывел дифференциальное уравнение движения ракеты и разработал приближенный метод его решения, определил минимальную стартовую массу для подъема одного фунта полезного груза на разные высоты, получил значение КПД ракеты. Им была показана возможность запуска многоступенчатой ракеты и определены выгоды ее применения. С 1915 года занимался стендовыми экспериментами с ракетами на твердом топливе. В 1920 году в Вашингтоне была издана фундаментальная работа Годдарда «Метод достижения предельных высот». Эта работа относится к числу классических в истории ракетно-космической техники.

В 1921 году Годдард начал проведение экспериментальных исследований с ЖРД, используя в качестве окислителя жидкий кислород, а в качестве горючего углеводороды. Первый запуск ЖРД на стенде состоялся в марте 1922 года. Впервые успешный полет ракеты с ЖРД созданной Годдардом произошел 16 марта 1926 года вып. 2 стр. 189 рис. 26, ракета массой 4,2 кг достигла высоты 12,5 м и пролетела 56 м.

Надо сказать, что идеи соединить космическое и земное направление человеческой деятельности принадлежит основателю теоретической космонавтики К. Э. Циолковскому. Когда ученый говорил: «Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели» он не выдвигал альтернативы – либо Земля, либо космос. Циолковский никогда не считал выход в космос следствием какой-то безысходности жизни на Земле. Напротив, он говорил о рациональном преобразовании природы нашей планеты силой разума. Люди, утверждал ученый, «изменят поверхность Земли, ее океаны, атмосферу, растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах солнечной системы, как и на самой Земле, которая еще неопределенно долгое время будет оставаться жилищем для человечества».

В области теоретической разработки вопросов космонавтики и межпланетных путешествий работал талантливый исследователь Ю. В. Кондратюк, который независимо от К. Э. Циолковского в своих работах «Тем, кто будет читать, чтобы строить» (1919 г.) и «завоевание межпланетных пространств» (1929 г.) получил основные уравнения движения ракеты. В ряде положений, рассмотренных в его работах были дополнены основные положения, изложенные в работах Циолковского. Например, Кондратюк предложил при полетах на Луну выводить космическую систему на орбиту ИСЗ, а затем взлетно-посадочный аппарат и направлять его к Луне. Показана энергетическая эффективность такого выведения полезной нагрузки, направляемой к Луне.

Другим крупным представителем отечественной школы космонавтики был Ф. А. Цандер. В опубликованной в 1932 году книге «Проблемы полета при помощи реактивных аппаратов» собраны материалы по конструкциям ракет, теории полета ракет, предложения по использованию в качестве топлив для ракетных двигателей некоторых металлов и сплавов.

В 1921 году по инициативе и под руководством Н. И. Тихомирова в составе Военно-исследовательского комитета при Реввоенсовете РСФСР была создана Газодинамическая лаборатория (ГДЛ), занимавшаяся разработкой реактивных снарядов на баллистических порохах. На основе этих разработок был созданы, успешно испытаны и приняты на вооружение РККА установки залпового запуска реактивных снарядов, сыгравшие немалую роль в боях на Халхин-Голе и в Великой Отечественной войне.

В мае 1929 года в ГДЛ по инициативе В. П. Глушко был создан отдел, в котором в 1930-31 годах были разработаны жидкостные реактивные двигатели ОРМ-1, и ОРМ-2 (опытные реактивные моторы).

В качестве компонентов топлива в двигателях использовалась четырех окись азота (окислитель) и толуол или смесь бензина с толуолом (горючее). Двигатели развивали тягу до 20 кг. На основе результатов испытаний в 1931-32 годах создана и испытана серия ЖРД вплоть до ОРМ-52 с тягой 250-300 кг.

В 1931 году в Москве и Ленинграде при Осовиахим были созданы группы по изучению реактивного движения (Мос ГИРД и Ленинград), которые на общественных началах объединяли энтузиастов ракетостроения.

В Мос ГИРДе работали Ф. А. Цандер, С. П. Королев, Ю. А. Победоносцев, М. К. Тихонравов и др.

В Мос ГИРДе под руководством С. П. Королева была создана по проекту Тихонравова М. К. первая ракета ГИРД-09 с двигателем тягой 25-33 кг, двигатель которой работал на гибридном топливе желеобразном бензине и газообразном кислороде стр. 10 рис. 2. Ракета была испытана в августе 1933 года. В ноябре того же года под руководством Королева С. П. Была создана ракета ГИРД-Х, работающая на жидком топливе спирте и жидком кислороде. Двигатель ракеты развивал тягу до 65 кг. Ракета создавалась по проекту Ф. А. Цандера.

В 1933 году на базе ГДЛ и Мос ГИРД был создан в системе Наркомата обороны Реактивный научно-исследовательский институт РККА (РНИИ РККА), который через несколько месяцев был передан в промышленность. В Институте в 1934-38 годах были созданы ряд ЖРД (от ОРМ-53 до ОРМ-102), причем ОРМ-65, созданный в 1936 году развивал тягу до 175 кг и был наиболее совершенным двигателем того времени.

В 1939 году по инициативе В. П. Глушко и под его руководством было создано опытное конструкторское бюро по жидкостным ракетным двигателям (ОКБ-ГДЛ) где в сороковых годах было разработано семейство авиационных ЖРД, послуживших прототипами при разработке мощных ракетных двигателей.

В СССР сразу после Второй мировой войны практические работы по космическим программам связаны с именами С. П. Королева и М. К. Тихонравова. В начале 1945 года М. К. Тихонравов организовал группу специалистов РНИИ по разработке проекта пилотируемого высотного ракетного аппарата (кабины с двумя космонавтами) для исследования верхних слоев атмосферы. Проект решено было создавать на базе одноступенчатой жидкостной ракеты, рассчитанной для вертикального полета на высоту до 200 км (проект ВР-190). Проект предусматривал решение следующих задач:

Исследование условий невесомости при кратковременном полете человека в герметичной кабине;

Изучение движения центра масс кабины и ее движения около центра масс после отделения от ракеты-носителя;

Получения данных о верхних слоях атмосферы;

Проверка работоспособности систем (разделения, спуска, стабилизации, приземления и др.), входящих в конструкцию высотной кабины.

В проекте ВР-190 впервые были предложены решения, нашедшие применение в современных КА:

Парашютная система спуска, тормозной ракетный двигатель мягкой посадки, система разделения с применением пироболтов;

Электроконтактная штанга для упредительного зажигания двигателя мягкой посадки, безкатапультная герметичная кабина с системой обеспечения жизнедеятельности;

Система стабилизации кабины за пределами плотных слоев атмосферы с применением сопел малой тяги.

В целом проект ВР-190 представлял собою комплекс новых технических решений и концепций, подтвержденных ходом развития отечественной и зарубежной ракетно-космической техники. В 1946 году материалы проекта ВР-190 были доложены Тихонравовым И. В. Сталину. С 1947 года Тихонравов со своей группой работает над идеей ракетного полета и в конце сороковых – начале пятидесятых годов показывает возможность получения первой космической скорости и запуска ИСЗ при помощи разрабатывающейся в СССР ракетной базы. В 1950-53 годах усилия сотрудников группы М. К. Тихонравова были направлены на изучение проблемы создания составных ракет и ИСЗ.

В докладе Правительству в 1954 году о возможности разработки ИСЗ С. П. Королев писал: «По вашему указанию представляю докладную записку тов. Тихонравова М. К. «Об искусственном спутнике Земли.»». В отчете о научной деятельности за 1954 год С. П. Королев отмечал: «Мы полагали бы возможным произвести эскизную разработку проекта самого ИСЗ с учетом ведущихся работ (особенно заслуживает внимания работы М. К. Тихонравова)».

Развернулись работы по подготовке запуска первого ИСЗ ПС-1 . Был создан первый Совет главных конструкторов во главе с С. П. Королевым, который в дальнейшем и осуществлял руководство космической программой СССР, ставшего лидером в освоении космоса. Созданное под руководством С. П. Королева ОКБ-1-ЦКБЭМ-НПО «Энергия» стало с начала 1950-х годов центром космической науки и промышленности в СССР. Космонавтика уникальна тем, что многое предсказанное сначала фантастами, а затем учеными свершилось воистину с космической скоростью. Всего 40 с небольшим лет прошло со дня запуска первого искусственного спутника Земли, 4 октября 1957 года стр. 37 рис. 8, а история космонавтики уже содержит серии замечательных достижений, полученных первоначально СССР и США, а затем и другими космическими державами.

Уже многие тысячи спутников летают на орбитах вокруг Земли, аппараты достигли Луны, Венеры, Марса; научная аппаратура посылалась к Юпитеру, Меркурию, Сатурну для получения знаний об этих удаленных планетах Солнечной системы.

С момента запуска первого космонавта Гагарина Ю. А. на КК «Восток», после запусков КК стр.38 рис. 9 «Салют», «Мир», СССР стал на долгое время ведущей страной мира по пилотируемой космонавтике. Крупномасштабные космические системы в интересах широкого спектра задач (в т. ч. социально-экономических и научных), интеграция космических отраслей различных стран.

Первые мощные ЖРД (созданные под руководством Глушко В. П.), реализация новых научных идей и схем, практически исключивших потери на привод ТНА выдвинули российское двигателестроение на передовые рубежи космической техники. Развитие термо-гидродинамики, теории теплопередачи и прочности, металлургии материалов, химии топлив, измерительной техники, вакуумной и плазменной технологии.

Проектирование сложных космических систем, космодромостроение, высокоточные и надежные СУ удаленных объектов метеообеспечения, спутниковая геодезия, создание информационного пространства.

Ведется борьба с загрязнением космического пространства.

В 1,5-2 раза повышается эффективность средств вооруженной борьбы.

В 20-х годах ХХ века в Германии велись практические работы по созданию ЖРД и разрабатывались проекты баллистических ракет. В работах приняли участие крупные немецкие ученые и инженеры Г. Оберт, Р. Небель, В. Ридель, К. Ридель. Герман Оберт работал над созданием ракет. Еще в 1917 г. создал проект боевой ракеты на жидком топливе (спирт и жидкий кислород), которая должна нести боевой заряд на дальность в несколько сот километров. В 1923 году Оберт написал диссертацию "Ракета в межпланетном пространстве". Дальнейшее развитие идеи Г. Оберта получили в книге "Пути осуществления космического полета" (1929 г.), в которой рассмотрен, в частности о возможности использования при межпланетных перелетах энергии солнечного излучения.

В 1957 году вышла книга Оберта "Люди в космосе", где он снова возвращается к использованию энергии излучения солнца с помощью развертываемых в космосе зеркал.

Обертом разработаны несколько проектов космических ракет с ЖРД, предлагая в качестве горючего спирт, углеводороды, жидкий водород, а в качестве окислителя жидкий кислород.

Р. Небель работал над проектом ракеты, запускающейся по наземным целям с самолета.

В. Ридель проводил экспериментальные исследования ракетных двигателей. В 1927 году в Бреслау было создано. Общество межпланетных сообщений, члены которого создали и испытали в Руссельчейме ракетную тележку.

В конце 20-х годов для проведения экспериментальных работ, направленных на создание ракет с ЖРД при отделе баллистики и боеприпасов управления вооружения рейсвера создана группа по исследованию жидкостных ракетных двигателей под руководством В. Дорнбергера. В 1932 году в Кюнельсдорфе недалеко от Берлина в специально организованной экспериментальной лаборатории начинается разработка ЖРД для баллистических ракет.

В этой лаборатории ведущим конструктором становится Вирнер фон Браун. В 1933 году группой инженеров под руководством Дорнбергера и Брауна была сконструирована баллистическая ракета с ЖРД А-1 со стартовым весом 150 кг, длину 1,4 м, диаметр 0,3 м. Двигатель развивал тягу 295 кг. Хотя конструкция оказалась неудачной, но ее усовершенствованный вариант А-2, созданный на базе А-1, в декабре 1934 года был запушен успешно на острове Боркум (Северное море). Ракета достигла высоты 2,2 км.

В 1936 году при полной поддержке командования рейхсвера группа Дорбергера - Брауна приступила к разработке баллистической ракеты с расчетной дальностью 275 км с весом головной части в 1т. Тогда же было принято решение о строительстве острова Узедом в Балтийском море научно-исследовательского ракетного центра Пенемюнде, состоящего из двух частей. Пенемюнде -Вест для испытания новых видов оружия ВВС и Пенемюнде-Ост, где проводились работы, над ракетой для сухопутных войск.

После неудачных пусков ракеты А-3 начались работы над ракетой А-4 с ЖРД, имевшей следующие тактико-технические характеристики: стартовый вес 12 т, длина 14 м, диаметр корпуса 1,6 м, размах стабилизаторов 3,5 м, тяги двигателей на Земле 25 т, дальность полета около 300 км. Круговое отклонение ракеты должно быть в пределах 0,002 - 0,003 км. Головная часть имела заряд взрывчатого вещества, равный 1 т.

Первый экспериментальный пуск ракеты А-4 состоялся 13 июня 1942 года и окончился неудачей, ракета упала через 1,5 минуты после старта 3 октября 1942 года ракета пролетела 190 км, достигнув высоты 96 км и отклонилась от расчетного места падения на 4 км.

В период с сентября 1944 года по март 1945 года командование немецких вооруженных сил направило в боевые ракетные подразделения около 5,8 тыс. ракет V-2. Почти 1,5 тыс. ракет не достигло пусковых установок. Около 4,3 тыс. ракет было запущенно в сторону Англии, Бельгии. Из них 15% достигли цели. Такой низкий процент успешных пусков объясняется конструктивными недостатками V-2. Однако был получен опыт применения ракетного оружия большой дальности, который немедленно был использован в США и СССР.

1.3. Образование рынка космических услуг и развитие РКТ на современном этапе

Если в первый период бурного развития ракетной техники решение задач в космосе осуществлялось любой ценой, для решения каждой новой задачи разрабатывалась новая, обычно более совершенная ракета, то уже в конце 60-х годов вопрос о экономической эффективности ракетной техники.

По мере роста практической ее эффективности, увеличению ее отдачи в разных сферах деятельности человека в космосе. В передовых странах, интерес к использованию ее результатов начал проявляться и в большинстве стран мира. Встал вопрос об использовании на правах аренды ракеты-носители и КО стран, имеющих эту технику, либо о создании и освоение собственных космических технологий. Первый путь привел к созданию рынка космических услуг. Однако в связи с большой стоимостью аренды космических линий связи, метеорологических, навигационных и других космических систем, во многих странах был поставлен вопрос о создании собственных средств выведения и КО.

Но часто собственных ресурсов у отдельных даже крупных государств на эти цели не хватало, поэтому начали создаваться интернациональные космические объединения по реализации крупных космических проектов, например Европейское космическое агентство и ряд других.

С конца семидесятых годов рынок космических услуг представляет собой устройство и интенсивно развивающийся сектор мировой экономической системы. Это обусловлено возрастанием потребностей в услугах, которые предоставляются на коммерческой основе с использованием ракетно-космических систем: телекоммуникаций, продукты и услуги дистанционного зондирования поверхности Земли, выведение в космос летательных аппаратов, геодезические и навигационные услуги и т. д. Кроме того, политические изменения привели к ослаблению государственного регулирования в развитии частной инициативы в сфере космической деятельности. В результате создания перспективных технологий и разработки средств выведения и космических аппаратов открылись новые возможности в освоении космоса на коммерческой основе.