Страницы истории науки и техники

Многие современные космические аппараты, особенно с экипажем, имеют относительно малые бортовые ракетные двигатели, главное назначение которых — необходимая коррекция орбиты и осуществление торможения при посадке. При расчете траектории полета должны учитываться ее изменения, связанные с корректировкой. Большая часть траектории (собственно, вся траектория, кроме активной ее части и периодов корректировки) осуществляется с выключенными двигателями, но, конечно, под воздействием гравитационных полей небесных тел. На рис. 59 в качестве примера представлена орбита автоматической межпланетной станции «Зонд-6», запущенной 10 ноября 1968 г. с территории Советского Союза, облетевшей Луну и сделавшей фотографирование обратной ее стороны; 17 ноября спускаемый аппарат станции приземлился в заданном районе Советского Союза.

В создании летательных космических аппаратов наиболее трудной задачей является, вероятно, разработка и производство ракетного двигателя. Космические скорости, как уже говорилось, очень большие, а летательный аппарат должен достигнуть одной из них. Поэтому ракетный двигатель должен иметь огромную мощность, измеряемую десятками миллионов киловатт.

Оказывается, что одноступенчатая ракета не в состоянии придать аппарату скорость, равную первой космической скорости, а тем более второй и третьей. Дело заключается в том, что для достижения первой космической скорости одноступенчатой ракетой вес горючего и окислителя должен был бы составить 93–96 % веса всей ракеты в целом. Создать такую конструкцию практически невозможно.

Поэтому приходится применять составные ракеты (многоступенчатые). На рис. 60 представлена принципиальная пакетная схема многоступенчатой (составной) ракеты. Действие составной ракеты, состоящей из нескольких ступеней, заключается в том, что отдельные ракеты (ступени) включаются в работу одна за другой, последовательно, причем после израсходования топлива одной ступени и завершения работы ее ракетного двигателя ступень отделяется. Таким образом, по мере отделения отработавших ступеней вес ракеты в целом уменьшается, а это значит, что полезный груз при том же общем запасе топлива может получить большую скорость, чем в случае одноступенчатой ракеты.

Составные ракеты, конструкция которых может быть различной, способны развивать первую, вторую и третью космические скорости.

Следует отметить, что теория составных ракет принадлежит Циолковскому.

Большинство летательных космических аппаратов (особенно с экипажем) имеют на борту источник тока (солнечную батарею, состоящую из фотоэлементов[371], или топливные элементы[372], или электрические аккумуляторы), который служит для питания ряда систем: терморегулирования, радиосвязи и радиотелеметрии, бортовой ЭВМ, ориентации, жизнеобеспечения и некоторых других.

В Советском Союзе среди организаций и отдельных ученых и конструкторов, работы которых (вслед за работами Циолковского) лежат в основе современной космонавтики, следует назвать Газодинамическую лабораторию (ГДЛ), созданную в 1921 г., в которой под руководством выдающегося советского ученого и конструктора Валентина Петровича Глушко (р. 1908) в 1929 г. были начаты разработки жидкостного и электрического ракетных двигателей, и Группу изучения реактивного движения (ГИРД), образованную в 1932 г., сыгравшую наряду с ГДЛ под руководством выдающегося советского ученого и конструктора Сергея Павловича Королева (1907–1966) основную роль в зарождении советского ракетостроения. В конце 1933 г. ГДЛ и ГИРД были объединены в Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ).

Если начало космической эры на Земле связывают, как уже говорилось, с запуском 4 ноября 1957 г. в СССР первого искусственного спутника Земли и, следовательно, с достижением спутником первой космической скорости, то второй важнейший этап в развитии космонавтики — день первого космического полета человека.

12 апреля 1961 г. советский гражданин Юрий Алексеевич Гагарин (1934–1968), ставший известным всему миру, совершил космический полет, облетев Землю на корабле «Восток» за 1 ч 48 мин. Это была большая победа человеческого гения, новая страница развития космонавтики.

Рис. 60. Принципиальная схема многоступенчатой составной ракеты.

1 — топливные отсеки; 2 — реактивные двигатели; 3 — полезный груз; 4 — головной обтекатель; 5 — отсек аппаратуры управления; 6 — силовые узлы связи ступеней.

Рис. 61. Схема ядерного ракетного двигателя.

1 — бак с жидким водородом; 2—насос; 3 — турбина для привода насоса; 4 — тепловыделяющие элементы ядерного реактора; 5 — сопло; в — защитный экран.