Космически станции, орбитални станции и сонди

   
 

 

"Космически станции

Пилотиран космически кораб е изкуствен спътник на Земята, който има херметична кабина с животоосигуряващи системи и може както да извършва по - значителни маневри, така и да реализира меко кацане на спускаемия си апарат. Първият ПКК “Восток" стартира на 12 април 1961 г. и с него първият в света космонавт Юрий Гагарин за 1 h и 48 min обикаля Земята. На първия американски ПКК „Мегсuгу-3" лети по балистична траектория на 5 май 1961 г. Алън Шепърд. От 1964 г. около Земята летят двуместните съветски ПКК “Восход", а от 1965 г. двуместните американски ПКК от серията “Gemini”.

„Союз" е поколение ПКК, сменило първите многоместни кораби „Восход". Състои се от три основни части (отсека): орбитален, апаратно - спускаем и спускаем. За работно място на космонавтите при научни изследвания и за отдих служи орбиталният отсек с общ обем около 7 m3 от които близо 4 m3 е свободен, диаметър 2,2 m, дължина 3,5 m и маса около 1,3 t.

Американските ПКК от серията “Аро11о" освен за главната цел на създаването им - пилотиран полет и кацане на Луната, са използвани многократно и успешно и за научноизследователска работа и в околоземна орбита. “Аро11о" е триместен кораб и се състои от основен блок и лунна кабина. Основният блок включва два отсека: за екипажа и двигателен. Отсекът за екипажа, който всъщност е и спускаемият апарат, има форма на конус с диаметър 4,3 m и свободен обем около 6 m3.

От 1966 г. насетне в околоземна орбита са изведени около 50 ПКК “Союз" и около 20 ПКК “Аро11о". А на 17 и 19 юли 1975 г. ПКК “Союз-19" и ПКК “Аро11о" се скачват два пъти в околоземна орбита (Бажинов, Ястребов, 1978).

 

Орбиталните станции, които могат да бъдат орбитални научноизследователски лаборатории (ОНИЛ) и орбитални научноизследователски комплекси (ОНИК), са тежки ИСЗ, функциониращи продължително време на околоземна орбита. От обикновените ИСЗ се различават преди всичко по размерите, масата, обзаведеността и универсалността. Орбиталните станции могат да бъдат пилотируеми или работещи в автоматичен режим, и за разлика от ПКК не се завръщат на Земята.

В периода от 1971 до 1983 г. са изведени в орбита 7 съветски орбитални станции от серията “Салют", първите две от които в безпилотен режим. “Салют-7" например има дължина 16 m , максимален диаметър около 4 m и маса около 19 t. В обитаемите отсеци, които имат свободен обем около 47 т3, могат да живеят и работят 6 души в продължение на 6 - 8 месеца. Главното работно помещение, в което се намира почти цялата научна апаратура, има дължина 9 m и в него са оборудвани 5 работни места. “Салют" има два стиковъчни възела и към него могат да бъдат скачени едновременно два ПКК или Космически Летателни Апарати (КЛА) в автоматичен режим.

Американската ОНИЛ “Sку1аb", изведена в околоземна орбита през месец май 1973 г., е дълга 25 m, има максимален диаметър 6,5 m, маса 77 t, а лабораторното помещение има обем около 180 m3 (Ве1еw, 1976). Благодарение на ефективната система за стабилизация, при дистанционно изследване на Земята се гарантира точност на ориентацията по трите оси, по-добра от ± 2°.

През 1986 г. е изведена в орбита станцията „Мир". Дължината на „Мир" е 14 m, диаметърът на най-широката й част 4 m, масата - около 20 t и свободният обем - около 100 m3. Към шестте й стиковъчни възела могат да се скачват до 6 пилотирани или автоматични КЛА или специализирани научноизследователски модула, предварително окомплектовани на Земята с всичко необходимо за съответните изследвания. Първият специализиран модул, който през април 1987 г. се скачва с “Мир", е астрофизичният модул “Квант". Той представлява самостоятелна обсерватория, дълга около 6 m и с маса 11 t, оборудвана с около 2 t научноизследователска апаратура.

Най-напред с “Мир" се скачва ПКК “Союз-ТМ", после модулът „Квант" и накрая автоматичният товарно - транспортен кораб “Прогресс-29". С това е реализиран първият ОНИК с обща дължина 35 т, маса около 50 t и свободен обем около 150 m3. През месец май 1996 г. към орбиталния комплекс се скачва и специализираният модул “Природа" (Международны целевой комплексиный проект “Природа", 1991), предназначен за изпълнение на един от най - големите международни научни проекти за дистанционно изследване на Земята от Космоса. Конфигурацията на ОНИК “Мир" е показана на фиг. 1.

Проектира се в началото на третото хилядолетие в околоземния Космос да се изведе Международната Космическа Станция (МКС). Тя представлява многофункционален космически комплекс с научни лаборатории и транспортни средства и със своята маса от 400 t и свободен обем около 1200 m3 е най-голямото космическо съоръжение, създадено досега от хората. В многообразната и мащабна програма на проекта се предвиждат както редица отделни експерименти, така и непрекъснати дистанционни изследвания на Земята и на околоземната атмосфера.

Фиг. 1
Конфигурация на орбитален научноизследователски комплекс “Мир”

В началото на 80-те години в САЩ е създаден пилотиран космически кораб за многократно използване, наречен “Space Shuttle" - космическа совалка (КС) (Кеггоd, 1984). Тя е предназначена за провеждане на научноизследователски и технически експерименти, за извеждане в околоземна орбита на различни ИСЗ и малки орбитални станции, за обслужване и ремонт на намиращи се в орбита КЛА, за връщане на Земята на отделни апаратури и цели КЛА, за спасяване на екипажи на аварирали КЛА и т. н.

Дължината на “Space Shuttle" е 56 t, стартовата маса - около 2000 t, а максималната товароподемност - 29 t. Нормалната продължителност на полета е 7 дни, но чрез допълнителни резервоари за гориво и някои други оборудвания тя може да се увеличи трикратно. Екипажът на КС е от 7 души. Сравнително луксозните условия на полета дават едно изключително предимство за научноизследователската работа на борда й - четирима от екипажа могат да не са професионални космонавти, а учени и специалисти в различни области. По време на полета космонавтите не са облечени в скафандри.

На 15 ноември 1988 г. се състои първият успешен и засега единствен полет на съветската КС „Буран" в безпилотен режим.

 

Космически сонди

Геофизичните параметри на околоземното космическо пространство и на Земята - температура, налягане и плътност на въздуха, химичен и йонен състав на атмосферните слоеве, йоносферен електрически ток, геомагнитно поле, спектри на полярните сияния и т.н., се изучават с геофизични ракети. Тези ракети са особено ценни за изследване на околоземното пространство на височини от около 25 до 150 km, тъй като този височинен диапазон засега е недостъпен както за аеростати и самолети, така и за КЛА.

Геофизичните ракети имат от една до три степени, обща маса от стотина килограма до няколко десетки тона и могат да издигат на височина повече от 1000 кт научноизследователска апаратура с маса от 5 нж до 2 t. Недостатък на геофизичните ракети е кратката им, достигаща само до няколко десетки минути, продължителност на изследванията, които се провеждат с тях.

Разновидност на геофизичните ракети са метеорологичните ракети. Най - често те са с ограничени маса (до 500 кg) и височина на издигане (до 70 km). Метеорологични ракети се изстрелват не само от космодруми, но и от най-различни части на Земята, включително от Арктика и Антарктида. Досега са изстреляни стотици геофизични ракети: американските “Derobee", “ARAKS", “Dicon" и др., съветските от сериите “Р", “М" и “Вертикаль", английските “Sку1агк", канадските “В1аск Brunt, френските “Veronique" и “Dгакоn" и др., японските “К-10" и “S - 300" и др., индийските “Rohini" и т.н."