Лестница в космос


РакетоносительОсваивая шаг за шагом родную Землю, человек никогда не забывал о загадочных, манящих своей недоступностью звездах.

Он поставил перед собой непростую задачу — создание транспортного средства, которое сможет вырваться из зоны притяжения Земли.

С момента старта до момента набора первой космической скорости и выхода за пределы атмосферы, ракета совершает активный полет.

Затем она начинает перемещаться по круговой орбите без дополнительных затрат топлива.

Космические средства выведения ракеты на орбиту обычно называют ракетоносителями. Они предназначены для доставки на околоземные орбиты полезных грузов и людей.

С самого начала освоения космоса до сего дня и в ближайшей перспективе ракетоносители имели и будут иметь реактивный двигатель. Связано это с тем, что в космосе проявляется главная особенность этого летательного аппарата, принципиально отличающая его от самолетов и вертолетов: для полета ракете не нужен воздух.

Обратная сторона этой особенности заключается в том, что все компоненты для создания реактивной тяги должны находиться на борту аппарата. В итоге большую часть веса ракеты составляют запасы топлива. Например, ю, использующему в качестве компонентов топлива жидкий кислород и керосин, на каждый килограмм полезного груза необходимо 20 килограммов топлива.

В ракетах, работающих на кислороде и водороде, это соотношение составляет 1/10. После преодоления половины пути почти половина ракеты летит пустой. Следовательно, топливо тратится на ускорение уже отработанной части конструкции.

Ракета, состоящая из нескольких частей, более рационально расходует топливо. Экономия возникает из-за того, что топливо не расходуется на отработанную и отброшенную в полете ступень.

В отличие от предложенного Циолковским способа, работающая часть не тянет, а толкает все остальные. В зависимости от конструкции многоступенчатые ракеты выполняются с продольным или поперечным разделением ступеней.

При поперечном делении ступени располагаются одна над другой и взаимодействуют последовательно. Каждая последующая ступень начинает работать только после отбрасывания предыдущей. Главным достоинством такой схемы является возможность применения неограниченного количества ступеней. Главным недостатком — то, что одновременно работать может только одна ступень, все остальные являются пассивным грузом.

Наибольшая реактивная тяга нужна во время функционирования первой ступени, когда вес ракеты максимальный. Для ее обеспечения применяют схему с продольным разделением. Первая ступень в этом случае состоит из одинаковых ракет, располагающихся вокруг основной ракеты, которая является второй ступенью. Такая схема позволяет использовать одновременно двигатели и первой, и второй ступени. Недостатком такой схемы является то, что ракета может быть только двухступенчатой.

Существует схема, совмещающая сильные стороны обеих схем, — комбинированная, или продольно-поперечная. В такой схеме первая ступень разделена со второй продольно, а все последующие ступени — поперечно. Ступени соединяются с помощью специальных креплений — пироболтов.

Космический ракетный транспорт, вне сомнения, является самым дорогим транспортом. Связано это с тем, что при применении классического ракетоносителя все использованные и отброшенные ступени сгорают в атмосфере.

По сути, для каждого вывода груза на орбиту нужно строить новую ракету. Для удешевления доставки грузов на орбиту было предложено использовать многоразовый транспорт.

Многоразовый носитель «Спейс Шаттл» состоит из трех основных компонентов: космического корабля, большого внешнего топливного бака для внешних двигателей и двух твердотопливных ракетных ускорителей. Внешний бак после опустошения отстреливается и сгорает в атмосфере. Ракетные ускорители в течение двух минут после старта придают кораблю нужное ускорение, после чего также отстреливаются и опускаются на парашютах.

«Спейс Шаттл» может достигать околоземных орбит в пределах 200-500 километров и нести на себе груз до 24 тонн. При этом экипаж шаттла состоит всего из двух человек.

Интересно:

— В книге «Космические ракетные поезда», выпущенной в 1929 году, Константин Циолковский описывал составную ракету, осуществляющую разбег по земле, взлетающую и достигающую космоса. Поезд, составленный из пяти ракет, ведется первой ракетой. После того как в ней закончится горючее, она отцепляется и ведущей становится вторая. В 1935 году Циолковский в работе «Наибольшая скорость ракеты» утверждал, что добиться первой космической скорости возможно только при помощи многоступенчатой ракеты.

— Космосом, или космическим пространством, обычно называют пространство за пределами атмосферы Земли. Считается, что космос начинается на высоте около 100 километров в так называемой линии Кармана (от имени американского ученого Теодора фон Кармана).

Именно на этой высоте почти полностью прекращается действие атмосферного давления и, следовательно, не действуют аэродинамические поверхности, например крыло самолета.

— Один из видов многоразовых носителей, широко использовавшийся в недалеком прошлом, — американский корабль системы «Спейс Шаттл»

— Схема первой многоступенчатой ракеты была опубликована в 1650 году в труде польского инженера Казимира Сименовича. Правда, спроектированная им трехступенчатая ракета, движущаяся за счет взрыва пороха, должна была использоваться всего лишь для фейерверка.

— Многоразовый космический корабль «Вентура Стар» называют носителем XXI века. С его помощью предполагают значительно удешевить доставку килограмма груза на околоземную орбиту с 20 000 долларов до 1000. Этот аппарат должен набирать скорость до 20 000 км/ч.

— Минимальная скорость, позволяющая выйти на круговую орбиту вокруг нашей планеты, называется первой космической скоростью и равна 7,9 км/с. При большей скорости летательного аппарата можно выйти на эллиптическую, параболическую или гиперболическую орбиту.

— Стоимость пуска американской ракеты-носителя «Титан-4» оценивается в 350 миллионов долларов.