История пилотируемых космических полетов. Справка. Пилотируемый космический корабль Минуты, которые потрясли мир

Новые корабли России: Союз ТМА-МС, Прогресс МС, ППТС и ПТК НП Русь.

Новые корабли США: Сигнус, Дракон, CST-100, Орион.

Существующие корабли России: Прогресс М, Союз ТМА-М.
Существующие корабли США: нет.

Фото Сигнуса вместе с Союзом ТМА-М

Союз ТМА-МС - российский многоместный космический корабль для полётов по околоземной орбите.

Новая модернизированная версия космического корабля «Союз ТМА-М». Обновление затронет практически каждую систему пилотируемого корабля. Первый запуск планируется не ранее 2016 года.

Основные пункты программы модернизации космического корабля:

• энергоотдача солнечных батарей, будет повышена за счёт применения более эффективных фотоэлектрических преобразователей;


• надёжность сближения и стыковки корабля с космической станцией за счёт изменения установки двигателей причаливания и ориентации. Новая схема этих двигателей позволит выполнить сближение и стыковку даже в случае отказа одного из двигателей и обеспечить спуск пилотируемого корабля при любых двух отказах двигателей;


• новая система связи и пеленгации, которая позволит помимо улучшения качества радиосвязи, облегчить поиск спускаемого аппарата, приземлившегося в любой точке Земного шара;


• новая система сближения и стыковки «Курс-НА»;


• цифровая телевизионная радиолиния;


• дополнительная противометеоритная защита.

На модернизированном «Союз ТМА-МС» будут установлены датчики системы ГЛОНАСС. На этапе парашютирования и после посадки спускаемого аппарата его координаты, полученные по данным ГЛОНАСС/GPS, будут передаваться по спутниковой системе Коспас-Сарсат в ЦУП.

«Союз ТМА-МС» станет последней модификацией «Союза». Корабль будет использоваться для пилотируемых полётов до тех пор, пока на смену ему не придёт корабль нового поколения.

Перспективная пилотируемая транспортная система (ППТС) Русь - многоцелевой пилотируемый многоразовый космический корабль.

ППТС, как ключевой элемент российской космической инфраструктуры, создаётся для следующих задач:

• обеспечения национальной безопасности;


• технологической независимости;


• беспрепятственного доступа России в космос;


• полёт на полярную и экваториальную орбиту Луны, посадка.

Для ППТС принято модульное построение базового корабля в виде функционально законченных элементов — возвращаемого аппарата и двигательного отсека. Корабль будет бескрылым, с многоразовой возвращаемой частью усечённо-конической формы и одноразовым цилиндрическим агрегатно-двигательным отсеком. Максимальный экипаж нового корабля составит 6 человек (при полётах к Луне — до 4 человек), масса доставляемого на орбиту груза — 500 кг, масса возвращаемого на Землю груза — 500 кг и более, при меньшем экипаже. Длина корабля — 6,1 м, максимальный диаметр корпуса — 4,4 м, масса при околоземных орбитальных полётах — 12 т (при полётах на окололунную орбиту — 16,5 т), масса возвращаемой части — 4,23 т (включая системы мягкой посадки — 7,77 т), Объём герметичного отсека — 18 м³. Длительность автономного полёта корабля — до месяца. Новые конструкционные материалы, основанные на алюминиевых сплавах с улучшенными прочностными характеристиками, и углепластики снизят массу конструкции космического корабля на 20—30 % и позволят продлить срок его эксплуатации. Бытовые отсеки будут просто пристыковываться, в зависимости от той задачи, которая будет перед ППТС стоять.

НАСА зависима от своих партнеров по программе МКС. В связи с этим руководство НАСА приняло решение о начале работ по программе «COTS» (Коммерческой орбитальной транспортировки). Суть программы заключается в создании частными компаниями недорогих средств доставки грузов на орбиту.

Сигнус "Cygnus" - частный транспортный автоматический грузовой космический корабль снабжения.

Дракон Dragon SpaceX - частный транспортный космический корабль, предназначенный для доставки полезного груза и, в перспективе, людей на Международную космическую станцию.

CST-100 (Crew Space Transportation) — пилотируемый транспортный космический корабль разрабатываемый компанией Boeing.

Орион, MPCV — многоцелевой многоразовый пилотируемый космический корабль.

Целью этой программы было возвращение американцев на Луну, а корабль «Орион» предназначался для доставки людей и грузов на Международную космическую станцию (МКС) и для полётов к Луне, а также к Марсу в дальнейшем.

На данный момент(2013 г.) в космосе из новых кораблей Сигнус и Дракон, а так после 2020 года должна начаться настоящая конкуренция в космосе и надеюсь начало рассвета космической эры человечества.

Дракон Dragon SpaceX - судя по данным и что он уже начал летать очень удачная разработка и серьёзный конкурент.

Интересное видео о международной космической станции / ISS

Кому свойственно: ESA, NASA, Китай, Япония

Оба названия — «Розетта» и «Филы» — имеют отношение к расшифровке древнеегипетских иероглифов. Название «Розетта» происходит от знаменитого Розеттского камня — каменной плиты с выбитыми на ней тремя идентичными по смыслу текстами, два из которых написаны на древнеегипетском языке (один иероглифами, другой демотическим письмом), а третий — на древнегреческом. Ученые использовали Розеттский камень для расшифровки древнеегипетских иероглифов: древнегреческий был им хорошо известен, и, сопоставив тексты, специалисты смогли прочитать новый язык.

Компьютерная модель аппарата «Розетта», фото: DLR German Aerospace Center. Розеттский камень, фото: Hans Hillewaert

Hans Hillewaert

Имя спускаемого аппарата «Филы» было выбрано в ходе конкурса, проведенного в 2004 году среди жителей стран — участниц проекта. Это название острова на реке Нил, где был обнаружен обелиск с иероглифической надписью, упоминающей царя Птолемея VIII и цариц Клеопатру II и Клеопатру III. Обелиск также помог ученым расшифровать древнеегипетские иероглифы.

При помощи «Розетты» и спускаемого аппарата ученые надеются понять, что происходило со Вселенной в первые моменты ее существования, отсюда и выбор имен.

Кстати, их миссия к комете Чурюмова — Герасименко оказалась настолько успешна, что ESA продлило ее до осени 2016 года.

Дань древней мифологии отдают не только в Европе, но и в Китае. Лунный модуль «Чанъэ» и его верный спутник шестиколесный луноход «Юйту» в позапрошлом году спустились на поверхность Луны и сообщили миру много нового о нашем естественном спутнике. Чанъэ — имя китайской лунной богини, а Юйту (переводится как «нефритовый заяц») — странное существо, которое всегда сопровождает Чанъэ.

Лунный модуль «Чанъе-3» с луноходом «Юйту» на борту. Изображение: CNSA/SASTiND/Xinhua/Marco Di Lorenzo/Ken Kremer, богиня Чанъэ улетает на Луну, худ. Жэнь Шуайин/Wikimedia

wikimedia

Другие космические аппараты Китая тоже имеют отношение к мифологии этой огромной и непонятной страны, и их имена очень поэтичны: «Шеньчжоу» — «Небесная ладья», «Тяньгун» — «Небесный дворец», «Шеньлун» — «Божественный дракон» и, наконец, ракета-носитель «Чанчжэн», что означает «Великий поход».

Все названия состоят из двух иероглифов и имеют исторический, а иногда и философский (причем понятный только самим китайцам) смысл. Например, «Шеньлун» — девиз царствования единственной императрицы за всю историю Китая, У Цзэтянь, а также императора Чжун Цзуна.

Японцы почитают свою мифологию не меньше соседей. Второму японскому искусственному спутнику Луны было присвоено имя «Кагуя» (название по традиции было выбрано общественностью) — так звали лунную принцессу из старинного японского сказания. А после того, как от «Кагуи» успешно отделились два малых спутника, их официально назвали «Окина» и «Оюна» в честь старика со старухой, в той же сказке приютивших у себя лунную принцессу.

Компьютерная модель японского аппарата «Кагуя», изображение: JAXA. Кадр из анимационного фильма «Сказание о принцессе Кагуя»/Studio Ghibli

JAXA

Европейцы в любви к своей мифологии не одиноки. В начале космической эры корабли и миссии называли именами древнегреческих и древнеримских богов: первая пилотируемая программа США называлась «Меркурий», а в ходе программы «Аполлон» американские астронавты шесть раз высадились на Луне.

Но с тех пор NASA забыло Грецию и Древний Рим.

Древних европейских богов иногда вспоминают другие страны: те же японцы дали своему космическому паруснику имя ИКАРОС (Икар), которое по традиции является английской аббревиатурой: Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun (межпланетный парусный аппарат, движущийся за счет солнечного излучения).

Корабли в честь кораблей

Кому свойственно: ESA, NASA

Нередко, называя новые аппараты, космические агентства увековечивают значимые морские суда прошлого. Например, европейский посадочный модуль «Бигль» назван в честь корабля, на котором путешествовал . В отличие от «настоящего» «Бигля» миссия его космического последователя провалилась: после неудачной посадки на Марсе он пропал и сравнительно недавно был найден орбитальными аппаратами.

Посадочный модуль «Бигль» покидает аппарат «Марс-Экспресс», изображение: Medialab/ESA. Корабль «Бигль», на котором путешествовал Чарльз Дарвин, акварель Оуэна Стенли

ESA

Самые последовательные «почитатели» морского транспорта — шаттлы. Все космические челноки названы именами кораблей, которые чем-то прославились.

Первый шаттл, «Колумбия», носил имя парусника, на котором капитан Роберт Грей в 1972 году исследовал внутренние воды Британской Колумбии (сегодня территории штатов Вашингтон и Орегон). Следующий за ним «Челленджер» назвали в честь морского судна, совершившего первую глобальную океаническую научную экспедицию в 70-х годах позапрошлого века. Оба эти челнока потерпели аварию и взорвались. Шаттл «Дискавери» носит имя одного из двух судов знаменитого британского капитана . Второе судно Кука — «Индевор» — дало имя последнему из челноков. Четвертый по счету шаттл носит громкое и, казалось бы, ничего не значащее название «Атлантис» (Атлантида), был назван так в честь первого американского парусного судна, которое было специально построено в 1930 году для исследования биологии, геологии и физики моря.

Любопытно, что самый первый, пробный шаттл, прототип будущих челноков, который никогда не покидал пределов земной атмосферы, первоначально предполагалось пафосно назвать «Конституция» в честь 200-летия конституции США. Однако по результатам голосования зрителей страшно популярного в те времена сериала «Стартрек» он был назван «Энтерпрайз» (инициатива) — такое имя носили вымышленные звездолеты вселенной сериала.

«Звездные войны» тоже «поучаствовали» в названии реальных космических кораблей. Их знаменитый «Тысячелетний сокол» (Millenium Falcon) стал прототипом для серии ракет-носителей «Фалькон», созданных американской частной космической .

Ракета-носитель «Фалькон-9», фото:CRS-6. «Тысячелетний сокол», кадр из франшизы «Star Wars»/Lucasfilm

Lucasfilm

Романтические названия

Свойственно: NASA, Япония, СССР/Россия

Очень часто корабли носят романтические имена. Например, «Нозоми» (надежда), японский зонд, отправленный к Марсу в 1998 году, знаменитые американские марсоходы «Спирит» (дух), «Опортьюнити» (возможность). Последние два летели в паре — имена им в 2003 году придумала в рамках традиционного конкурса NASA 9-летняя девочка Софи Коллинз. Кстати, родилась она в Сибири и была удочерена американской семьей из Аризоны.

Прямо сейчас ползающий по Марсу аппарат Curiosity (любопытство) был назван по итогам интернет-голосования. Предлагавшиеся варианты были сплошь поэтичными: Adventure (приключение), Journey (путешествие), Pursuit (стремление), Perception (восприятие), Wonder (чудо) и так далее.

Романтический флер улавливается и в именах обоих «Вояджеров» (путешественники), направившихся за границы Солнечной системы 30 с лишним назад. Причем это название выбрали сами организаторы миссии из NASA — проводить конкурс названий среди граждан тогда было не принято.

Человек и телескоп

Свойственно: NASA и ESA

В космонимике (несуществующая наука о названиях космических аппаратов) есть еще один набирающий силы тренд — присваивать кораблям имена великих людей. Именем французского астронома назван сатурнианский зонд «Кассини», именами Планка, Хаббла, Гершеля и Кеплера NASA окрестило самые знаменитые космические обсерватории и собирается продолжать эту традицию дальше: в 2018 году приступит к работе еще один американский космический телескоп «Джеймс Уэбб», носящий имя второго руководителя .

Европейцы предпочитают ученым деятелей искусства. Так, космический зонд «Джотто», который создавался для пролета мимо кометы Галлея, назван в честь художника Возрождения Джотто ди Бондоне, который изобразил эту комету на фреске «Поклонение волхвов». В том же тренде находится европейский грузовой корабль «Жюль Верн».

Компьютерная модель зонда «Джотто», изображение: Andrzej Mirecki/Wikimedia, Джотто ди Бондоне «Поклонение волхвов»

Модель корабля «Восток», фото: Георгий Елизаров/Wikimedia

wikimedia

Китай тоже страдает вирусом патриотизма. Взять хотя бы ракету-носитель семидесятого года «Дунфанхун» («Алеет Восток») и уже упоминавшийся «Чанчжэн» («Великий поход»), хотя в отношении последнего есть некоторые сомнения из-за многозначности названия.

Бюрократические

Свойственно: СССР/ Россия; ESA, Индия

Россия, Европа и отчасти Индия частенько называют свои космические аппараты сухо и бюрократически. Отправляя очередной аппарат к Луне, в СССР часто называли его просто «Луной» с соответствующим номером. Россия продолжила традицию: к Марсу пытался улететь «Марс» («Марс-96»), к Фобосу — «Фобос» («Фобос-Грунт») и так далее. Европейцы тоже склонны к казенным названиям: достаточно вспомнить зонды «Венера-Экспресс» и «Марс-Экспресс». Индия, недавно вошедшая в пул космических держав, тоже не чурается этой традиции и называет свои корабли без изысков, но на языке хинди, что придает названиям национальный колорит — «Чандраяан» (лунный корабль) и «Мангальяан» (марсианский корабль).

Сборка аппарата «Марс-Экспресс». Фото: ESA

ESA

Пилотируемый космический корабль Союз-ТМА

Пилотируемый космический корабль - пилотируемый , предназначенный для выполнения полётов людей в космическом пространстве и, в частности, доставки людей в космос безопасного их возвращения на (или иную / /космическую станция).

В своей работе «Космический корабль» 1924 года Константин Эдуардович Циолковский, говоря об аппарате, предназначенном для полёта человека в космос, в основном, называл его иначе: - небесный корабль.

Первым пилотируемым космическим кораблём стал советский корабль Восток-1, на котором Юрий Гагарин совершил первый полноценный космический полёт, облетев Землю с первой космической скоростью.

Одной из основных проблем при конструировании данного класса космических аппаратов является создание безопасной, надёжной и точной системы возвращения экипажа на земную поверхность в виде бескрылого спускаемого аппарата (СА) или космоплана. Кроме того, важной особенностью является наличие системы аварийного спасения (САС) на начальном этапе выведения ракетой-носителем (РН). Проекты космических кораблей первого поколения не имели полноценной ракетной САС - вместо неё, как правило, использовалось катапультирование кресел экипажа, крылатые космопланы также не оснащены специальной САС. Также космический корабль обязательно должен быть оснащён системой жизнеобеспечения (СЖО) экипажа.

Ввиду высочайшей сложности создания ПКК, их имеют только три страны - СССР/Россия, США, Китай. При этом китайские космические корабли во многом повторяют советский космический корабль «Союз».

Запуск пилотируемого космического корабля Союз-ТМА к международной космической станции

В том числе только в США и СССР были созданы многоразовые системы с ПКК-космопланами (в данный момент выведены из эксплуатации). Также Индия, Япония, Европа/ЕКА, Иран, КНДР имеют планы создания ПКК.

Космические корабли 1-го поколения:

Восток (6 полётов, проект завершен)
Восход (2 полёта, проект завершен)
Меркурий (6 полётов, проект завершен)
Джемини (12 полётов, проект завершен)
Шугуан и пилотируемый FSW (проекты остановлены)

Космические корабли 2-го поколения:

Союз (108 полётов, 2 катастрофы, 2 аварии без жертв (в том числе 1 суборбитальный полёт),(продолжает полёты)
Л1/Зонд (проект остановлен на стадии беспилотных летных испытаний)
Л3 (проект остановлен на стадии беспилотных лётных испытаний)
Аполлон (21 полёт, проект завершен)
ТКС - Транспортный корабль снабжения (проект остановлен на стадии беспилотных летных испытаний с посещениями корабля людьми на орбите после стыковки)
Шэньчжоу (4 полёта, совершает полёты)
Фудзи (проект приостановлен)
OV (проект в стадии разработки)
CRV (пилотируемый ATV) (проект в стадии разработки)
пилотируемый HTV (проект в стадии разработки)

Шаттл с космическим оборудованием на борту

Многоразовые транспортные космические корабли

X-20 Dyna Soar (проект не реализован)
Спираль (проект остановлен)
ЛКС (проект не реализован)
Спейс шаттл (135 полётов, 2 катастрофы (в том числе 1 на старте), проект завершен)
X-30 NASP (проект приостановлен)
VentureStar (проект приостановлен)
ROTON (проект приостановлен)
Delta Clipper (проект)
Kistler K-1 (проект приостановлен)
Dream Chaser (проект)
Silver Dart (проект)
Заря (проект остановлен)
Буран (1 полёт, проект остановлен)
Гермес (проект остановлен)
Зенгер-2 (проект остановлен)
HOTOL (проект остановлен)
HOPE (проект остановлен)
ASSTS (проект остановлен)
Канко-мару (проект)
Шэньлонг (проект в стадии разработки)
МАКС (проект остановлен)
Клипер (проект остановлен)

Частично-многоразовые космические корабли:

Dragon SpaceX (проект в стадии беспилотных летных испытаний)
ПТК НП (Русь) (проект в стадии разработки)
CST-100 (проект в стадии разработки)
ACTS (проект в стадии разработки)
Орион (проект в стадии разработки)

Космический корабль - это летательный аппарат, предназначенный для полета людей или перевозки грузов в космическом пространстве. Космические корабли для полета по околоземным орбитам называют кораблями- спутниками, а для полета к другим небесным телам - межпланетными кораблями. Основные черты космических кораблей можно рассмотреть на примере всем известного космического корабля «Союз». «Союзы» - поколение космических кораблей, пришедших на смену широкоизвестным «Востокам», на одном из которых поднялся в космос первый посланец Земли - советский гражданин Ю. А. Гагарин, и «Восходам», первым многоместным космическим кораблям. На «Союзах» впервые были выполнены маневрирование в космосе, ручная стыковка, осуществлен переход двух космонавтов из корабля в корабль, отрабатывалась система управления спусков с орбиты и многое другое. Впоследствии «Союзы» неоднократно курсировали к орбитальным станциям «Салют» и обратно, экипаж «Союза» произвел первую стыковку с космическим кораблем США, на «Союзах» космонавты не раз выполняли научные исследования и доставляли с орбиты информацию, необходимую различным отраслям народного хозяйства страны. Корабль «Союз» имеет внушительные размеры. Его длина - около 8 м, наибольший диаметр - около 3 м, масса перед стартом составляет почти 7 т. Все отсеки корабля покрыты снаружи специальным теплоизолирующим «одеялом», защищающим конструкцию и оборудование от перегрева на солнце и слишком сильного охлаждения в тени. В корабле 3 отсека: орбитальный, приборно- агрегатный и спускаемый аппарат. В орбитальном отсеке космонавты работают и отдыхают во время полета по орбите. Здесь размещаются научная аппаратура, спальные места экипажа, различные бытовые устройства. Если корабль предназначен для стыковки с орбитальной станцией или другим кораблем, на орбитальном отсеке устанавливается стыковочный узел. Круглый люк соединяет орбитальный отсек соспускаемым аппаратом. Это главное рабочее место экипажа при управлении кораблем в полете. Космонавты находятся в спускаемом аппарате во время выведения на орбиту, стыковки и спуска на Землю. Они размещаются в амортизированных креслах перед пультами управления. Снаружи спускаемый аппарат имеет теплозащитное покрытие, защищающее его от чрезмерного нагрева во время полета в атмосфере. Особая форма и установленные на спускаемом аппарате управляющие микрореактивные двигатели позволяют ему совершать в атмосфере планирующий спуск по относительно пологой траектории. При этом экипаж испытывает не слишком большие перегрузки. В третьем отсеке корабля - приборно- агрегатном - находятся его основные служебные системы. Здесь установлены: небольшие реактивные двигатели, обеспечивающие различные перемещения и ориентацию корабля в космическом пространстве, аппаратура и агрегаты системы терморегулирования, поддерживающей в корабле заданную температуру; радиотехническая аппаратура, с помощью которой на Землю передаются данные различных измерений, принимаются команды Центра управления и ведутся переговоры со специалистами. В этом же отсеке размещена основная двигательная установка корабля. Она состоит из двух мощных жидкостных ракетных двигателей. Один из них - основной, другой - резервный. С помощью этих двигателей корабль может перейти на другую орбиту, сблизиться с орбитальной станцией или отойти от нее, замедлить свое движение для перехода на траекторию спуска. После торможения на орбите отсеки корабля отделяются друг от друга. Орбитальный и приборно-агрегатный отсеки сгорают в атмосфере, а спускаемый аппарат совершает спуск в заданный район посадки. Когда до Земли остается 9-10 км, срабатывает парашютная система. Сначала раскрывается тормозной парашют, а затем - основной. На нем спускаемый аппарат совершает плавный спуск. Непосредственно перед приземлением на высоте 1 м включаются двигатели мягкой посадки. Вслед за «Союзами» в нашей стране были созданы усовершенствованные космические корабли «Союз Т», и «Союз ТМ», которые существенно расширили возможности пилотируемых полетов и обслуживания орбитальных научных станций. Транспортный космический корабль «Прогресс» предназначен для доставки на орбитальные станции «Салют» и «Мир» различных грузов и топлива для дозаправки двигательной установки станции. Хотя он во многом напоминает «Союз», в его конструкции имеются и существенные отличия. Этот корабль тоже состоит из 3 отсеков, но их назначение и, следовательно, конструкция иные. Транспортный корабль не должен возвращаться на Землю. Естественно, в его составе нет и спускаемого аппарата. Вместо него имеется отсек для перевозки топлива - горючего и окислителя, а орбитальный отсек в «Прогрессе» превратился в грузовой. В нем на орбиту доставляют запасы пищи и воды,* научную аппаратуру, сменные блоки различных систем орбитальной станции. Все это составляет свыше 2 т груза. Приборно-агрегатный отсек «Прогресса» похож на аналогичный отсек корабля «Союз». Но и в нем есть некоторые различия. Ведь «Прогресс» - корабль автоматический, и поэтому здесь все системы и агрегаты работают только самостоятельно или по командам с Земли. Космические корабли создаются и в США. Самый известный среди них - корабль «Аполлон». В его состав помимо основного (орбитального) блока, состоявшего из отсека экипажа и двигательного отсека, входила лунная кабина, разделявшаяся на 2 ступени - посадочную и взлетную. Лунная кабина предназначалась для посадки астронавтов на Луну и возвращения их обратно на окололунную орбиту. «Восьмигранное основание поддерживается четырьмя веретенообразными стойками-ногами. На это основание поставлено сооружение, отдаленно напоминающее голову человека... Люк похож на рот человека, а треугольные иллюминаторы выглядят как два глаза» - так описывала лунную кабину одна из американских газет. Космические корабли «Аполлон» (слева) и «Союз-19» перед стыковкой. Июль 1975 г. В июле 1969 г. к Луне стартовала ракета- носитель с кораблем «Аполлон-11». На его борту о три астронавта - Н. Армстронг, М. Коллинз и Э. Олдрин. После выхода на окололунную орбиту и маневров на ней лунная кабина «Орел» с Н. Армстронгом и Э. Олд- рином на борту отделилась от корабля и опустилась на Луну. 21 июля в 5 ч 56 мин Н. Армстронг ступил на поверхность Луны. Затем к нему присоединился и Э. Олдрин. Установив на Луне научные приборы и собрав образцы грунта, экипаж вернулся в кабину. Через несколько часов взлетная ступень «Орла» оторвалась от его посадочной части и вышла на орбиту вокруг Луны. После стыковки с кораблем взлетная ступень лунной кабины отделилась от него и осталась в космосе. Покинув окололунную орбиту, «Аполлон-11» направился к Земле... По пути, проторенному первым экипажем лунопроходцев, отправились экипажи следующих кораблей. В начале 1980-х гг. в США создан транспортный космический корабль, получивший название «Спейс шаттл» (космический челнок). Он предназначен для вывода на околоземную орбиту различных спутников и небольших орбитальных станций. При этом он может возвращаться на Землю и многократно использоваться для полетов в космос. Вторая ступень корабля представляет собой орбитальный самолет с большим баком жидкого топлива. Он связан с первой ступенью двумя блоками твердотопливных двигателей. При выводе корабля в космос сначала работают блоки двигателей с твердым топливом, затем они отделяются и на парашютах опускаются в океан. Далее включаются двигатели орбитального самолета, которые питаются жидким топливом из большого подвесного бака. После того как все топливо из него будет использовано, бак отделяется и, войдя в атмосферу, разрушается и сгорает. Орбитальный самолет выносит на орбиту различные грузы, он может подойти к терпящему бедствие космическому кораблю или станции и оказать помощь космонавтам или эвакуировать их. Экипаж «Спейс шаттла» (до 7 человек), может обслуживать спутники прямо в космосе, устранять неполадки. Закончив свои дела на орбите, «челнок» возвращается на Землю. Атмосферу он проходит как скоростной планер, а приземляется как самолет - на специальную посадочную полосу. (К сожалению, все чаще этот корабль используется не для мирных целей, а для военных исследований в космосе.) При всем многообразии уже известных видов космических кораблей не следует забывать, что это только начало. Несомненно, новые корабли будут более совершенными, а их полеты - еще более сложными и интересными.

Под многоразовым космическим кораблём подразумевается такой аппарат, конструкция которого позволяет повторно использовать весь корабль или его основные части. Первым опытом в этой сфере стал «космический челнок» Space Shuttle. Затем задачу создания аналогичного аппарата поставили советским учёным, в результате чего появился «Буран».

В обеих странах проектируют и другие аппараты. На данный момент самым заметным примером проектов такого типа является частично многоразовый Falcon 9 от компании SpaceX с возвращаемой первой ступенью.

Сегодня поговорим о том, зачем подобные проекты разрабатывали, как они показали себя с точки зрения эффективности и какие перспективы у этого направления космонавтики.

История космических челноков началась в 1967 году, до первого пилотируемого полёта по программе «Аполлон». 30 октября 1968 года НАСА обратилось к американским космическим компания с предложением проработать многоразовую космическую систему с целью снижения затрат на каждый пуск и на каждый килограмм полезного груза, выведенного на орбиту.

Правительству предложили несколько проектов, но каждый из них стоил не менее пяти миллиардов долларов США, так что Ричард Никсон отверг их. Планы у НАСА были крайне амбициозные: проект подразумевал работу орбитальной станции, на которую, и с которой, челноки постоянно возили бы полезные грузы. Также челноки должны были запускать и возвращать спутники с орбиты, обслуживать и ремонтировать спутники на орбите, проводить пилотируемые миссии.

Финальные требования к кораблю выглядели так:

• Грузовой отсек 4,5х18,2 метра
• Возможность горизонтального маневра на 2000 км (маневр самолета в горизонтальной плоскости)
• Грузоподъёмность 30 тонн на низкую околоземную орбиту, 18 тонн на полярную орбиту

Решением стало создание шаттла, инвестиции в который должны были окупиться благодаря выводу на орбиту спутников на коммерческой основе. Для успеха проекта было важно максимально снизить стоимость вывода каждого килограмма груза на орбиту. В 1969 году создатель проекта говорил о снижении стоимости до 40-100 американских долларов за килограмм, в то время как для Сатурн-V этот показатель составлял 2000 долларов.

Для запуска в космос шаттлы использовали два твердотопливных ракетных ускорителя и три собственных маршевых двигателя. Твердотопливные ракетные ускорители отделялись на высоте 45 километров, затем приводнялись в океан, ремонтировались и использовались повторно. Главные двигатели используют жидкий водород и кислород в подвесном топливном баке, который отбрасывался на высоте 113 километров, после чего частично сгорал в атмосфере.

Первым прототипом «Спейс Шаттла» стал «Энтерпрайз», названный так в честь корабля из сериала «Звёздный путь». Корабль проверяли на аэродинамичность и тестировали на способность приземлиться при планировании. В космос первым отправилась «Колумбия» 12 апреля 1981 года. Фактически это тоже был испытательный пуск, хотя при этом на борту находился экипаж в составе двух астронавтов: командира Джона Янга и пилота Роберта Криппена. Тогда всё сложилось удачно. К сожалению, именно этот шаттл потерпел крушение в 2003 году с семью членами экипажа, на 28 пуске. Такая же судьба была у «Челленджера» - он выдержал 9 пусков, а на десятом - потерпел крушение. 7 членов экипажа погибли.

Хотя НАСА в 1985 году планировали по 24 запуска ежегодно, за 30 лет использования шаттлов они взлетали и вернулись 135 раз. Два из них - неудачно. Рекордсменом по количеству пусков стал шаттл «Дискавери» - он пережил 39 стартов. «Атлантис» выдержал 33 пуска, «Колумбия» - 28, «Индевор» - 25 и «Челленджер» - 10.

«Челленджер», 1983 год

Шаттлы «Дискавери», «Атлантис» и «Индевор» использовались для доставки грузов на Международную космическую станцию и на станцию «Мир».

Стоимость доставки грузов на орбиту в случае со Спейс шаттлами оказалась самой высокой за всю историю космонавтики. Каждый пуск стоил от 500 миллионов до 1,3 миллиардов долларов, каждый килограмм - от 13 до 17 тысяч долларов. Для сравнения, одноразовая ракета-носитель «Союз» способна выводить в космос грузы по цене до 25 тысяч долларов за килограмм. Программа «Спейс Шаттл» планировалась как самоокупаемая, но в итоге стала одной из самых убыточных.

Шаттл «Атлантис», готовый к экспедиции STS-129 по доставке оборудования, материалов и запчастей на Международную космическую станцию. Ноябрь 2009 года

Последний полёт по программе «Спейс Шаттл» состоялся в 2011 году. 21 июля того года Землю вернулся «Атлантис». Последняя посадка «Атлантиса» ознаменовала собой конец целой эпохи. Подробно о том, что планировали, и что получилось в программе «Спейс Шаттл», читайте в этой статье.

В СССР решили, что характеристики «Спейс шаттла» позволяют похищать с орбиты советские спутники или целую космическую станцию: челнок мог выводить на орбиту 29,5 тонн груза, а спускать - 14,5 тонн. С учётом планов в 60 пусков в год это 1770 тонн ежегодно, хотя на тот момент США не отправляли в космос и 150 тонн за год. Спускать предполагалось 820 тонн в год, хотя обычно с орбиты ничего не спускалось. Чертежи и фото шаттла позволяли предположить, что американский корабль может с помощью ядерных боеприпасов атаковать СССР из любой точки околоземного пространства, находясь вне зоны радиовидимости.

Для защиты от возможного нападения на станциях «Салют» и «Алмаз» установили модернизированную автоматическую 23-миллиметровую пушку НР-23. А чтобы не отставать от американских братьев в военнизированном космосе, в Союзе начали разработку орбитального корабля-ракетоплана многоразовой космической системы «Буран».

Разработка многоразовой космической системы началась в апреле 1973 года. Сама идея имела множество сторонников и противников. Руководитель института Минобороны по военному космосу подстраховался и сделал сразу два отчёта - в пользу и против программы, и оба эти отчёта оказались на столе Д. Ф. Устинова, Министра обороны СССР. Он связался с Валентином Глушко, ответственным за программу, но тот отправил на встречу вместо себя своего сотрудника в «Энергомаше» - Валерия Бурдакова. После разговора на тему военных возможностей «Спейс Шаттла» и советского аналога, Устинов подготовил ршение, по которому разработка многоразового космического корабля получила самый высокий приоритет. За создание корабля принялось созданное для этих целей НПО «Молния».

Задачами «Бурана» по плану Минобороны СССР были: противодействие мероприятиям вероятного противника по расширению использования космического пространства в военных целях, решение задач в интересах обороны, народного хозяйства и науки, проведение военно-прикладных исследований и экспериментов с использованием оружия на известных и новых физических принципах, а также выведение на орбиту, обслуживание и возвращение на землю космических аппаратов, космонавтов и грузов.

В отличие от НАСА, которое рискнуло экипажем во время первого пилотируемого полёта шаттла, свой первый полёт «Буран» совершил в автоматическом режиме с помощью бортового компьютера на базе IBM System/370. 15 ноября 1988 года состоялся пуск, ракета-носитель «Энергия» вывела космический корабль на околоземную орбиту с космодрома Байконур. Корабль совершил два витка вокруг Земли и произвёл посадку на аэродроме «Юбилейный».

Во время посадки произошло происшествие, которое показало, насколько умной получилась автоматическая система. На высоте 11 километров корабль совершил резкий манёвр и описал петлю с разворотом на 180 градусов - то есть сел, зайдя с другого конца посадочной полосы. Это решение автоматика приняла после получения данных о штормовом ветре, чтобы зайти по наиболее выгодной траектории.

Автоматический режим был одним из главных отличий от шаттла. Кроме того, шаттлы садились с неработающим двигателем и не могли несколько раз заходить на посадку. Для спасения экипажа в «Буране» предусмотрели катапульту для первых двух пилотов. По сути конструкторы из СССР скопировали конфигурацию шаттлов, чего не отрицали, но сделали ряд крайне полезных нововведений с точки управления аппаратом и безопасности экипажа.

К сожалению, первый полёт «Бурана» стал последним. В 1990 году работу приостановили, а в 1993 - полностью закрыли.

Как иногда случается с предметами гордости нации, версия 2.01 «Байкал», которую хотели отправить в космос, гнил долгие годы на причале Химкинского водохранилища.

К истории вы могли прикоснуться в 2011 году. Более того, тогда от этой истории люди даже куски обшивки и теплозащитного покрытия могли оторвать. В том году корабль доставили из Химок в Жуковский, чтобы реставрировать и представить на МАКСе через пару лет.

«Буран» изнутри

Доставка «Бурана» из Химок в Жуковский

«Буран» на МАКСе, 2011 год, через месяц после начала реставрации

Несмотря на экономическую нецелесообразность, которую показала программа «Спейс Шаттл», США решили не отказываться от проектов по созданию многоразовых космических кораблей. В 1999 году НАСА вместе с Boeing начало разработку беспилотника X-37. Существуют версии, по которым аппарат предназначен для обкатки технологий будущих космических перехватчиков, способных выводить из строя другие аппараты. К такому мнению склоняются эксперты в США.

Аппарат совершил три полёта максимальной продолжительностью 674 суток. В данный момент он совершает четвёртый полёт, дата запуска - 20 мая 2015 года.

Орбитальная летающая лаборатория Boeing X-37 несёт массу полезного груза до 900 килограммов. По сравнению со «Спейс Шаттлом» и «Бураном», способными нести до 30 тонн при взлёта, Boeing - малыш. Но у него и цели другие. Начало минишаттлам положил австрийский физик Эйген Зенгер, когда в 1934 году приступил к разработке дальнего ракетного бомбардировщика. Проект закрыли, вспомнив о нём в 1944 году, к концу Второй мировой войны, но спасать Германию от поражения с помощью такого бомбардировщика было поздно. В октябре 1957 года идею продолжили американцы, запустив программу X-20 Dyna-Soar.

Орбитальный самолёт X-20 был способен после выхода на суборбитальную траекторию нырнуть в атмосферу до высоты 40-60 километров с целью сделать фото или сбросить бомбу, после чего вернуться в космос на подъёмной силе от крыльев.

Проект закрыли в 1963 году в пользу гражданской программы Gemini и военного проекта орбитальной станции MOL.

Ракеты-носители Titan для вывода X-20 на орбиту

Макет X-20

В СССР в 1969 году начали строить «БОР» - беспилотный орбитальный ракетоплан. Первый пуск провели без теплозащиты, из-за чего аппарат сгорел. Второй ракетоплан разбился из-за нераскрывшихся парашютов после успешного торможения об атмосферу. В следующих пяти пусков только один раз БОР не вышел на орбиту. Несмотря на потери аппаратов, каждый новый старт приносил важные для дальнейшей разработки данные. С помощью БОР-4 в 1980-х годах тестировали теплозащиту для будущего «Бурана».

В рамках программы «Спираль», для которой строили «БОР», предполагалось разработать самолёт-разгонник, который бы поднимался на высоту 30 километров на скорости до 6 скоростей звука, чтобы вывести орбитальный аппарат на орбиту. Эта часть программы не состоялась. Минобороны требовала аналог американского шаттла, так что силы бросили на «Буран».

БОР-4

БОР-4

Если советский «Буран» был частично скопирован с американского «Спейс Шаттла», то в случае с «Dream Chaser» всё произошло с точностью до наоборот: заброшенный проект «БОР», а именно ракетоплан версии «БОР-4», стал основой для создания многоразового космического корабля от компании SpaceDev. Вернее, «Space Chaser» основан на скопированном орбитальном самолёте HL-20.

Работы над «Бегущим за мечтой» начались в 2004 году, а в 2007 году SpaceDev договорились с United Launch Alliance об использовании для запуска ракет «Атлас-5». Первые успешные испытания в аэродинамической трубе прошли в 2012 году. Первый лётный прототип сбросили с вертолёта с высоты 3,8 километра 26 октября 2013 года.

Грузовая версия корабля по планам конструкторов сможет доставлять на Международную космическую станцию до 5,5 тонн, а возвращать до 1,75 тонны.

Свой вариант многоразовой системы в 1985 году начали разрабатывать немцы - проект назывался «Зенгер». В 1995 году, после разработки двигателя, проект закрыли, так как он дал бы выгоду только в 10-30% по сравнению с европейской ракетой-носителем «Ариан 5».

Летательный аппарат HL-20

«Dream Chaser»

На смену одноразовым «Союзам» в России с 2000 годов начали разрабатывать многоцелевой космический корабль «Клипер». Система стала промежуточным звеном между крылатыми шаттлами и баллистической капсулой «Союза». В 2005 году в целях сотрудничества с Европейским космическим агентством была представлена новая версия - крылатый «Клипер».

Аппарат может выводить на орбиту 6 человек и до 700 килограммов груза, то есть превосходит по этим параметрам «Союз» в два раза. На данный момент нет информации о том, что работа проекта продолжается. Вместо этого в новостях пишут о новом многоразовом корабле – «Федерация».

Многоцелевой космический корабль «Клипер»

Пилотируемый транспортный корабль «Федерация» должен придти на смену пилотируемым «Союзам» и грузовикам «Прогрессам». Его планируют использовать в том числе для полёта на Луну. Первый запуск запланирован на 2019 год. В автономном полёте аппарат должен будет способен находиться до 40 суток, а при стыковке с орбитальной станции он сможет работать до 1 года. На данный момент завершена разработка эскизного и технического проектов, идёт разработка рабочей документации по созданию корабля первого этапа.

Система состоит из двух основных модулей: возвращаемого аппарата и двигательного отсека. В работе применят идеи, которые ранее использовали для «Клипера». Корабль сможет доставлять до 6 человек на орбиту и до 4 человек на Луну.

Параметры аппарата «Федерация»

Одним из самых заметных в СМИ на данный момент многоразовых проектов являются разработки SpaceX - транспортный корабль Dragon V2 и ракета-носитель Falcon 9.

Falcon 9 является частично возвращаемым аппаратом. Ракета-носитель состоит из двух ступеней, первая из которых имеет систему для возврата и вертикального приземления на посадочную площадку. Последний запуск не был удачным - 1 сентября 2016 года произошла авария.

Многоразовый пилотируемый корабль Dragon V2 сейчас готовят к тестированию на безопасность для астронавтов. В 2017 году планируют провести беспилотный запуск аппарата на ракете Falcon 9.

Многоразовый пилотируемый корабль Dragon V2

В рамках подготовки к полёту экспедиции на Марс в США разработали многоразовый космический корабль Orion. Сборку корабля завершили в 2014 году. Первый беспилотный полёт аппарата состоялся 5 декабря 2014 года и прошёл успешно. Теперь НАСА готовится к дальнейшим пускам, в том числе с экипажем.

Авиация, как правило, подразумевает многоразовое использование летательных аппаратов. Таким же свойством в будущем должны будут обладать и космические аппараты, но для этого предстоит решить ряд проблем, включая экономические. Каждый запуск многоразового корабля должен выходить дешевле, чем строительство одноразового. Необходимо использовать такие материалы и технологии, которые позволят повторно запускать аппараты после минимального ремонта, а в идеале - вообще без ремонта. Возможно, космические корабли в будущем станут обладать одновременно как характеристиками ракеты, так и самолёта.