Космічні апарати
КОСМІЧНА РАКЕТА — багатоступінчаста ракета для виведення космічних апаратів (штучних супутників Зем¬лі, АС, космічних кораблів) на орбіту супутника Землі чи міжпланетну трасу. Вона — єдиний засіб проникнення в космічний простір, найдосконаліший витвір рук людини, що тримає сьогодні рекорд швидкості й дальності польоту. Принцип реактивного руху, відомий ще з давніх-давен, лю¬дина Землі використала для проникнення в космічний про¬стір лише в XX ст. саме завдяки створенню космічної ракети. Ідею використання космічної ракети як засобу космічного польоту подав і науково обґрунтував наш гені¬альний співвітчизник K. Е. Ціолковський.
Космічна ракета, або «ракетний поїзд», як називалась вона у Ціолковського, являє собою сукупність ракет-ступенів, що в міру витрати палива автоматично чи за коман¬дою з Землі відокремлюються від ракети, звільняючи її від зайвого вантажу. В польоті ракети-ступені працюють послідовно. Гігантську ракету-стрілу відриває від землі стартовий перший ступінь. Він найпотужніший, адже на нього припадає найбільше навантаження — подолати яко¬мога швидше найгустіші шари земної атмосфери. На ви¬соті кількох десятків кілометрів його паливні баки пусті¬ють, двигуни стихають, і він відокремлюється від ракети, виконавши свою частку праці. Вступає в дію другий сту¬пінь, і після закінчення роботи він теж відокремлюється, передаючи космічну естафету на включення двигунів на-ступного ступеня. I так, поки не буде досягнуто швидкос¬ті, потрібної для виведення космічного апарата на трасу польоту.
Саме за допомогою космічних ракет людина вступила у двобій з силами земного тяжіння і перемогла. А наскіль¬ки надійний її помічник у цьому, свідчать такі цифри. Потужність ракети, що вивела на орбіту космічний корабель «Восток-1» вагою 4725 кг, становила близько 15 млн. квт. Це майже у 25 раз більше, ніж потужність Дніпровської ГЕС. Загальна довжина ракети-носія «Восток» становила 38 м, а діаметр її біля основи — понад 10 м.
На початку польоту космічна ракета рухається строго вертикально, потім її траєкторія викривлюється за напе¬ред наміченою програмою. Та частина траєкторії, на якій ще працюють ракетні двигуни, називається активною ділянкою (ділянкою розгону), після неї починається пасив¬на ділянка, де рух в основному визначається лише граві¬таційними силами.
— А навіщо взагалі робити ракету багатоступінчас¬тою? — спитаєте ви. — Хіба не можна створити таку одну велику потужну ракету, яка б розігнала космічний апарат хоча б до першої космічної швидкості? Виявляється, що ні. Можливості одноступінчастої ракети строго обмежені. I перший це зрозумів Ціолковський. Він навіть вивів фор¬мулу для швидкості v, яку розвиває ракета:
де c — швидкість витікання газів, m0 — початкова маса ракети, m — кінцева. 3 цієї формули випливає, що для до¬сягнення швидкості 8 км/сек потрібно, щоб або c = = 6,4 км/сек, або = 45, тобто, щоб стартова вага ракети перевищувала кінцеву в 45 раз. I це без урахування ат¬мосфери та сил тяжіння, які аж ніяк не можна нехтува¬ти. Та й швидкості витікання у сучасних реактивних дви¬гунів становлять лише 2,5—3,5 км/сек, чого явно не до¬сить. Отже, єдино правильним лишається будувати складе¬ні ракети, які поступово розганятимуть апарат до першої чи другої космічної швидкості. Швидкості реактивного струменя сьогоднішніх ракетних двигунів досить, щоб трьома або чотирма ступенями здійснити запуск штучного супутника Землі чи міжпланетного корабля [41]. Ми є свід¬ками стартів космічних ракет, що несуть у безодню кос¬мосу корисні вантажі (кораблі, станції тощо) вагою в кілька десятків тонн [40, 54].
КОСМІЧНА СТАНЦІЯ — штучний супутник Землі або іншого небесного тіла, пристосований для проведення різ¬номанітних наукових досліджень. По суті космічні стан¬ції c науково-дослідними лабораторіями багатоцільового призначення, форпостами науки в безмежних просторах космосу. Станції-супутники дають змогу вивчати проце¬си і явища в земній атмосфері, вони, зокрема, відкрили радіаційний пояс та геокорону Землі; їх використовують для розв'язання завдань навігації, метеорології, астроно¬мії, геофізики, далекого радіо- та телезв'язку тощо. А важ¬кі станції-супутники вже сьогодні стали стартовими пло¬щадками для запуску космічних ракет з АС до інших пла¬нет та Місяця, являючи собою прообраз майбутніх проміжних баз міжпланетних сполучень.
Особливо цінні позаземні орбітальні станції, траси яких проходять за межами густих шарів атмосфери. Такі станції-обсерваторії, оснащені звичайною наземною астроно¬мічною апаратурою (телескопами, спектрометрами, коро¬нографами тощо), вже значно розширили можливості наук, що вивчають космос. Широкий комплекс досліджень проведено такими космічними станціями-супутниками, як «Електрон», «Протон», «Космос». Багато космічних трас освоїли автоматичні міжпланетні станції «Венера», «Марс», «Зонд», «Луна», «Марінер» та ін.Великого значення тепер набуває створення заселеної позаземної станції-супутника. Такими станціями в міні¬атюрі е вже сьогодні пілотовані космічні кораблі-супутники. Висунуто багато проектів великих заселених станцій— свого роду острівців життя у безмежних просторах кос¬мосу, — монтаж яких здійснюватиметься на орбіті части¬нами. I шлях до цього вже прокладено. Стикування кос¬мічних апаратів на орбіті є початком будівництва у космо¬сі. Першу таку діючу «споруду» у космосі було створено 16 січня 1969 p. під час спільного польоту радянських кос¬мічних кораблів «Союз-4» і «Союз-5». В результаті їх сти¬кування на орбіті була складена і почала функціонувати перша в світі експериментальна космічна станція з чо¬тирма відсіками для екіпажу.