Автоматические космические аппараты

Все эти выступающие и кажущиеся хрупкими части, оказывается, не мешают мчащемуся в космических просторах КА, и их не обломает встречный поток воздуха. Сопротивление движению аппарата или отсутствует совсем, или имеет очень ничтожное значение. Правда, как уже говорилось ранее, во время выведения при нарастании скорости в плотных слоях атмосферы надо предохранять все хрупкие и выступающие части. Поэтому в ракете-носителе все штанги, антенны и панели солнечных батарей сложены вдоль КА и закрыты прочным головным обтекателем. Только при выводе КА на орбиту ИСЗ, где практически отсутствует атмосфера, головной обтекатель сбрасывается, и все антенны, кронштейны, штанги и панели солнечных батарей отстыковываются и раскрываются, принимая свое рабочее положение.

В космическом пространстве имеется ряд специфических условий, которые накладывают свой отпечаток на конструкцию космического аппарата. Например, здесь и температурный режим жестче, и перепад температур значительно больше, чем в земных условиях.

В космическом пространстве даже в районе Земли температура предметов, освещенных Солнцем, достигает 150° — 200 °C. Если же ИСЗ оказывается в тени Земли, а, вообще говоря, одна из его сторон всегда повернута в сторону Солнца, то с теневой стороны температура снижается до -150°-170 °C, Такой температурный диапазон, значительно более широкий, чем на Земле, заставляет применять материалы, надежно работающие в этих экстремальных условиях. А для межпланетной станции, приближающейся к внутренним планетам, т. е. ближе к Солнцу, нагрев от Солнца еще больше, так же как и для станций, исследующих внешние планеты и уходящих в даль от Солнца, температура теневых участков КА падает ниже -150 °C.

На выбор материалов влияет и такой фактор, непосредственно не относящийся к условиям космического пространства, как применение более легких материалов и сплавов в космической технике. Для выведения КА на орбиту ИСЗ затрачивается большое количество топлива, и поэтому чем легче КА, тем с меньшими затратами он доставляется па орбиту. Иначе говоря, при одинаковых массах тот КА принесет больше научных данных, конструкция и корпус которого изготовлены из более легких материалов, за счет чего он может нести больше научной аппаратуры. Вот почему при создании ИСЗ очень редко применяются сталь и медь, а широко распространены алюминии, магний и титан и их сплавы. Также широко применяются различные пластмассы и другие синтетические материалы, имеющие малую плотность и относительно высокую прочность.

Невесомость тоже накладывает свой отпечаток на создание конструкции, отдельных узлов и агрегатов КА. Так, например, для открытия панелей солнечных батарей, антенн и других элементов ИСЗ часто применяются пружины, развивающие усилия, которые по величине меньше массы открываемых элементов. В невесомости любая, даже незначительная сила может приводить в движение большие массы (в земных условиях это аналогично движению больших грузов по воде, осуществляемому малой силой), правда, с очень малыми ускорениями. Следовательно, скорость открытия панелей солнечных батарей или антенн может быть небольшой. Но это даже выгодно: при попадании на упор и стопорении в рабочем положении удар будет невелик и тем самым сохраннее и работоспособнее будут открывающиеся элементы.

Для создания температурных условий для аппаратуры, сходных с земными, на ИСЗ необходимо создать специальную атмосферу и поддерживать в ней с помощью системы терморегулирования нормальные условия. Для этого используется герметичный корпус, внутри которого созданы приемлемые условия по давлению воздуха. Конструкции корпуса для большинства ИСЗ, а также КА для исследования Луны и Марса испытываюг давление, равное 1 атм, причем только изнутри. На Луне атмосфера, в нашем понятии, практически отсутствует, а на Марсе давление газовой оболочки на поверхности примерно в 150 раз меньше земного.

Создание спускаемых аппаратов для исследования Луны и планет Солнечной системы учитывает различные условия, существующие на этих планетах. Спускаемые аппараты для Луны и Марса должны выдерживать давление 1 атм (как на участке перелета, так и па поверхности). Под этим давлением находится и воздух внутри аппарата. Спускаемый же аппарат для исследования Венеры попадает из вакуума межпланетного пространства в тяжелейшие условия, каких не существует на Земле. Давление атмосферы у поверхности этой планеты порядка 90 атм, а температура — около 500 °C. Корпус спускаемого аппарата должен теперь уже выдерживать давление такое, как подводный батискаф на глубине около 1 км в море, и одновременно нагрев, сравнимый с температурой в обычной печи, отапливаемой дровами.