Täna ei üllata te kedagi süstikutega. Kuid vähesed teavad, et esimesed "kosmoselennukid" loodi peaaegu nelikümmend aastat tagasi. Põhjalik uurimustöö Võimalused luua orbitaallennuk, mis suudaks startida ja maanduda nagu tavaline lennuk, avati juba 1965. aastal.
MiG-105-11 / Foto: www.flickr.com
Neis osalesid Korolev ja Tupolev ning kosmoselennuki enda plaanis ehitada MiG disainibüroo. Projekt käivitati ametlikult 26. juunil 1966. aastal. Samal ajal hakkasid nad moodustama spetsiaalset kosmonautide rühma, kes pidi kosmoselaeva õhku tõstma. Kümme aastat hiljem – 1976. aasta oktoobris – tõusis esimest korda õhku uus lennuk nimega EPOS (Experimental Passenger Orbital Aircraft).
Tõsi, ta tõusis madalalt - kõigest 560 meetrit ja nii, "madal-madal", lendas 19 kilomeetrit - katsekeskuse lennuväljale. Žukovski.
Aasta hiljem, 27. novembril 1977, sooritas MiG-105-11 (nagu EPOS on nüüdseks saanud tuntuks) esimese "õhkstardi" – kosmoselennuk tõsteti Tu-95K abil 5000 meetri kõrgusele. Pärast edukat lendu maandus MiG-105 katse osana maapinnale (ilma spetsiaalse katteta).
Kosmoselennuki kaheksas lend (septembris 1978) osutus viimaseks: maandumisel juhtus õnnetus, seade sai tugevalt kannatada ja kanti maha. Kuna selleks ajaks oli riigi juhtkond otsustanud luua raskemad mitmeistmelised korduvkasutatavad kosmoselaevad (tulevane Buranov), siis MiG-105-11 masstootmisse ei läinud.
Projekt suleti, kuid prototüüpi tunnistati üldiselt väga edukaks, mistõttu paljud selle konstruktiivsed ja tehnoloogilised lahendused kasutati hiljem järgmise põlvkonna "kosmosesüstikute" väljatöötamisel.
MiG-105-11-l oli iseloomulik siluett / Foto: www.buran.ru
MiG-105-11 katsetamisel / Foto: www.buran.ru
MiG-105-11-l oli iseloomulik siluett, ninaga nina ja lame kere põhjas, mille eest sai see hüüdnime "Lapot". See vorm pidi disainerite sõnul oluliselt vähendama laevakere koormust atmosfääri taassisenemisel. Lennuki unikaalseks omaduseks olid "levitavad" tiivad: õhkutõusu ajal, orbiidil olles ja uuesti atmosfääri sisenedes võisid need tõusta kuni 60 kraadi horisondi kohal, töötades vertikaalsete tüüridena.Alamhelikiirusele üleminekul seati tiivad tavapärasesse horisontaalasendisse, mis aitas kaasa kasvule tõstejõud. Aparaadi juhtimiseks kasutati vertikaalset tüüri, tiibade otstes olevaid ailerone ja kere ülaosas, sabale lähemal asuvaid õhuotsikuid.
MiG-105-11 sees avatud parkimine/ Foto: www.buran.ru
MiG-105-11 Monino parklas / Foto: www.buran.ru
Lennu ajal viibis astronaut suletud kambris-kapslis, mille võis ohu või aparaadi õnnetuse korral “ära tulistada”. Kui see juhtus maakera atmosfääris, oli sektsioonil koos piloodiga võimalus langevarjusüsteemi abil pehmelt maanduda. Kui orbiidil juhtus häda, siis polnud päästmist praktiliselt loota.Mig-105-11 stardimootor pidi kasutama Vostok-tüüpi rakette. Kosmoselennuki enda tõukejõusüsteem koosnes 2,3 tonni kaaluvast turboreaktiivmootorist RD-36-35-K. Selle kütusevaru oli 500 kg, mis andis maksimaalse tõukejõu juures 10 minutit lendu.
Tavaliselt kasutati seda mootorit "ratastelt" käivitamisel, sealhulgas rajalt (ilma spetsiaalse katteta).
Analooglennuki "105.11" lennukikere struktuurne ja tehnoloogiline jaotus / Foto: www.buran.ru
Fotol näitavad numbrid:
- edasi kere
- vasak eesmine telik
- parem esitelik
- šassii kaitsed
- tagumine kere
- parempoolne konsool
- vasaku tiiva konsool
- tiivakatted
- kiil rooliga
- tagumine parem telik
- tagumine vasak telik
- kuumakilp
- pea liigeste traksid
- tagumine kere
Orbitaalmootor koosnes peamisest (tõukejõuga 1500 kgf) ja kahest abimootorist (kumbki 40 kgf). Lisaks neile oli MiG-105-11 kursi korrigeerimiseks kuus mootorit (igaüks 16 kgf) ja kümme mootorit manööverdamiseks (igaüks 1 kgf). Nende mootorite kütusepaagid asusid lennuki keskosas.
On imetlusväärne, et nii palju keerulist ja nutikat tehnikat oli “pakitud” üsna tagasihoidliku suurusega korpusesse - 8,5 meetrit pikk ja 2,8 meetrit maksimaalne laius. Seni pole kõik ligi nelikümmend aastat tagasi läbi viidud projekti saladused avalikustatud.
Näiteks on teada, et vaatamata lühendile "reisija" (EPOS) on MiG-105-11 peetud kosmosehävitaja prototüübiks. Milliseid relvi ta kandma pidi ja keda rünnata - vaenlase lennukeid ja tehissatelliite või võib-olla tema maapealseid rajatisi - jääb saladuseks ...
Skeem MiG-105-11 / Foto: www.buran.ru
Peamised taktikalised omadused
VDNKh renoveeritud Kosmose paviljoni (nr 32-34) avamine oli ajastatud kosmonautikapäevaga. Tseremoonial osales Vene Föderatsiooni president.
Paviljonis alustas tööd suurim ekspositsioonimuuseum Kosmonautika- ja Lennukeskus. Sees oli võimalik taastada seintel algupärased mosaiigid. Kupli alla on paigaldatud viieharuline täht-lühter (Moskva Kremli Kolmainu torni tähe koopia). Rekonstrueerimisprotsessis osales umbes 1500 spetsialisti.
Paviljoni "Cosmos" ajalugu
Esimesel rahvamajanduse saavutuste näitusel kandis paviljoni nime "Mehhaniseerimine". Tema ülesanne oli näidata edusamme põllumajandustehnoloogia arengus. Kahel angaari korrusel demonstreeriti traktoreid, kombaine, adrasid jpm.15 aastat hiljem on eksponaatide hulk märgatavalt kasvanud. Saidi nimeks muudeti "Mehhaniseerimine ja elektrifitseerimine Põllumajandus". 1960. aastatel ekspositsiooni teema muutus. Avaneb uus suund "Kosmos".
1990. aastate alguses elas Cosmose paviljon läbi unustuse perioodi. Kaotatakse õppekohad, nende asemele kerkivad aednikele mõeldud kaubaga müügiletid. 2017. aastal on olukord paremuse poole muutumas. Moskva linna vald alustab ruuminäituse taastamiseks restaureerimistöödega. Töö võttis veidi üle aasta. Juba 2018. aastal hakkas Kosmonautika ja Lennunduskeskus esimesi külalisi vastu võtma.
Uus keskus on muutunud populaarseks moskvalaste ja linna külaliste seas. Muuseumis saavad oma uudishimu rahuldada nii täiskasvanud kui ka lapsed.
ekspositsioon
Kosmonautika- ja lennunduskeskuses on üks suurimaid Venemaa kosmonautika ajaloole pühendatud ekspositsioone. Kõik, alustades kosmoseuuringute ideest. Paviljoni külalised saavad näha kosmoselaevade ja sõjatööstusseadmete hiiglaslikke mudeleid. Neid on üle 120 ühiku.
Samuti on võimalik teha ringkäik meie galaktikas ja tutvuda kahe tuhande haruldase foto-, videomaterjalide, kosmoseprogrammide arendusprojektidega seotud dokumentide näidisega. Näituseruum jaguneb: "Kosmosepuiestee-1", "Disainibüroo-2" ja "Tuleviku kosmodroom-3".
Jaotises "KB-1. Space Boulevard" esitleb paviljoni suurimaid eksponaate: orbitaaljaamade Mir ja Almaz makette, raketimootorit RD-170, kanderaketti N-1, GLONASS-K, Express-1000, kosmoseaparaati Sojuz, Lunokhod "Luna-17". "ja palju muud.
Orbitaaljaama "Mir" mudeli kaal on üle 30 tonni.
Tsoon "KB-2. Design Bureau "on rohkem nagu teaduslik labor. Külastajatel on võimalik tutvuda kosmosemeditsiini ja -bioloogia uurimis- ja arendustegevusega. Eraldi koha hõivab projekt "Inimesed kosmoses". Ta räägib esimeste astronautide vägitegudest.
Tsoonis "KB-3. Tuleviku kosmodroom” on saadaval 5D-kino “Space Sphere” külastamiseks. See näitab temaatilisi filme. Kupli alla on paigaldatud ka lennusimulaatorid, mille abil saab külastada kaugeid planeete ja tähti.
Keskus tegeleb ka haridustegevus. Selleks töötavad selle seinte vahel laste- ja noorteuurimisringid.
Ekskursioonid
Kosmonautika- ja lennunduskeskuses korraldatakse teisipäevast pühapäevani ekskursioone. Neid peetakse iga tund kella 11.30-20.30 ilma eelneva kokkuleppeta. Ekskursioon kestab umbes 1 tund. Pileteid saab osta ainult Cosmose paviljoni kassast. Sissepääsupilet ostetakse eraldi.
Paviljoni "Cosmos" lahtiolekuajad
VDNKh kosmonautika- ja lennunduskeskus on avatud teisipäevast pühapäevani kell 11.00-22.00, esmaspäev on tehniline päev. Sissepääs paviljoni ainult seansside kaupa: 11:00-13:00; 13.00-15.00; 15.00-17.00; 17.00-19.00; 19.00-21.00.
VDNKh Cosmose paviljoni piletite hinnad
Sissepääsupilet: 500 rubla, sooduspilet - 250 rubla.
Ekskursioon: 300 rubla, soodushinnaga - 200 rubla.
Sooduspilet väljastatakse vajalike tõendavate dokumentide esitamisel paviljoni kassas. Pileteid müüakse paviljoni kassas ja keskuse ametlikul kodulehel.
Kuidas saada kosmonautika- ja lennunduskeskusesse
Kosmonautika- ja lennunduskeskus asub VDNKh paviljonides nr 32-34 Cosmos. Vahemaa peasissekäigust selleni on jalgsi umbes 15 minutiga. Peate liikuma otse mööda Kesk-alleed Vostoki raketi mudeli juurde. Võite kasutada ka bussi nr 533. VDNKh-sse pääsete ühistranspordi või taksoga.
Ühistransport
Metroo: Kaluzhsko-Rizhskaya liini VDNKh jaam (oranž liin). Tee Moskva kesklinnast VDNKh-sse on läbitav 20 minutiga. Liinile saab üle minna Ringi, Sokolnitšeskaja, Tagansko-Krasnopresnenskaja, Zamoskvoretskaja filiaalidest.
Bussid: M9, T13, 15, 33, 56, 76, 85, 93, 136, 154, 172, 195, 244, 266, 311, 378, 379, 496, 544, 834, 903, H.
Buss VDNKh territooriumil: nr 533, peatusesse "Pulmapalee".
Monorail: peatused "Näitusekeskus" ja "Sergei Eisensteini tänav".
Trollibussid: nr 14, 36, 73, 76.
Trammid: 11, 17, 25.
Takso
VDNKh-sse pääsete taksoga, kasutades rakendusi: Yandex. Takso, Uber, Gett, Maxim.
Unistamine, nagu öeldakse, pole kahjulik ja mõnikord isegi kasulik. Lenda tiibadel kosmosesse edasi-tagasi on täpselt see ala, kus unistus ja reaalsus nii tihedalt kokku puutuvad, et vahel sünnivad tõeliselt hämmastavad projektid.
Ideed kosmopolaanide loomiseks tekkisid ammu enne Yu. Gagarini lendu. Kaugeks vihjeks kosmoselaevale võib pidada Ameerika katselennukit Bell X-1, mis on varustatud raketi mootor, mis purustas esimesena maailmas helibarjääri. See viis inimese hellitatud eesmärgile sammukese lähemale. Ta loodab ülehelikiirusega lennukitele kosmoselennundus.
NSV Liidus hakati õhu-orbitaallennukit looma eelmise sajandi 60ndatel. Nii tekkis projekt Spiraal, mis hõlmas kaheetapilise süsteemi ehitamist.
kosmoselennundus
Spiraalikompleksi teine etapp on orbitaaltasand. Disain eeldas, et see töötab fluor-ammoniaagi kütusel, mis võimaldab lennukil vastavalt ülesandele lennu ajal nurka muuta. Kuid projekt Spiraal suleti. Nõukogude juhtkond otsustas minna üle Ameerika süstiku analoogile nimega Buran: kahjuks ei lõppenud see hästi.
USA kaitseministeerium töötab praegu eksperimentaalse kosmosedrooni kallal, mille esimene lend peaks toimuma 2017. aastal. XS-1 (täht X Ameerika lennukite nimes näitab, et projekt on seotud kosmoselennundusega) peaks olema võimeline iseseisvateks lendudeks, aga ka satelliitide Maa orbiidile saatmiseks.
Teine Ameerika kosmose-, nii-öelda lennunduse esindaja projektis on väike uurimislennuk keskkond, lühendatult ARES (Aerial Regional-Scale Environment Surveyor). Tõsi, see pole päris kosmiline, kuid kõige kaugem. Sellega hakkavad ameeriklased lendama kaugele orbiidi piiridest. ARES on sihitud, nagu peabki (sellise ja sellise nimega) Marsile. Loomulikult viiakse ta sinna appi punase planeedi uurimisel. Teadlaste sõnul on seda tüüpi väikelennukit vaja paljude ülesannete jaoks, mida kulgurid veel täita ei suuda.
kosmoselennundus
Piir ruumiga tõmbab ligi ka eraamatöörpiloote. Pole üllatav: eksperimentaalne lennundus Tänapäeval on see kättesaadav kõigile, kellel on selleks aega, raha ja, mis kõige tähtsam, entusiasmi. Siis sünnivad sellised projektid nagu Perlan II. NASA endise katsepiloodi idee on tõsta purilennuk rekordilisele 27 kilomeetri kõrgusele, praktiliselt lagendiku piirile. Asutajate enesekindlus põhineb tohutul kogemusel mägisel maastikul tekkivate vertikaalsete stratosfäärivoogude uurimisel. Just nende abiga hakkab Perlan II meeskond oma laeva üles tõstma. Ootamatult pööras projektile tähelepanu firma Airbus, kes otsustas talle rahalist ja tehnilist abi osutada.
NSV Liidu piloot-kosmonaut, kaks korda kangelane Nõukogude Liit, kandidaat tehnikateadused, Lennukindralmajor V. Šatalov
Maapinna õhu ja kosmose arendamise skeem.
Võimalike kõrguste ja tiivuliste lennukiiruste koridor lennukid.
USA riikliku aeronautika- ja kosmoseameti eksperimentaallennuk hüperhelikiiruse arendamise ja korduvkasutatava kosmosesõiduki loomisega seotud probleemide uurimiseks.
Kandelennuk B-52, mille kere all on rippunud eksperimentaallennuk Kh-15.
Kaasaegse hävitaja lennumuster meenutab arendatava korduvkasutatava kosmosesõiduki lennumustrit.
Puudrivõimenditega hävitaja õhkutõus.
Hävitajad, mis on varustatud täiendava kütusepaagiga kere all.
Teadus ja elu // Illustratsioonid
Teadus ja elu // Illustratsioonid
Teadus ja elu // Illustratsioonid
Moodsa ülehelikiirusega hävitajaga lennates ronite päris "lakke", maksimumkõrguseni, tundub, et autol jääb üsna vähe puudu, et maa raskusjõu köidikuist välja murda ja orbiidile astuda. Ja kui kosmoselennult naastes laev tihedasse atmosfääri siseneb, mõtled tahes-tahtmata sellele, kui hea oleks, kui sellel oleksid lennuki omadused: saaksid sooritada vajaliku manöövri ja teha tavapärase maandumise lennuväljale.
Kahjuks pole seni ei lennukil ega kosmoseaparaadil selliseid omadusi. Kuid ma olen sügavalt veendunud, et see on ajutine asi.
Lennundus on astronautika sünniks ette valmistanud teaduslik-tehnilise eeltöö reketitehnoloogia loomisel aluseks olnud elektrijaamade, sõidukite, pardasüsteemide, instrumentide ja seadmete projekteerimisel. Ja kuigi kosmoselaevad ei sarnane endiselt lennukiga ja nende lend lennukite lendudega, on nende konstruktsioonis ja varustuses palju tiibadega sõidukitest pärit.
Lennundust nimetatakse õigustatult kosmonautika hälliks: vaid valdades lendamist suurtel kiirustel ja kõrgustel, olles õppinud looma täiuslikke lennukikonstruktsioone ja võimsaid reaktiivmootoreid, suutis inimkond kosmosesse tormi lüüa. Paljud teadlased, disainerid, kes tegelesid kosmose uurimise ja uurimisega, olid tihedalt seotud lennundusega. Pole juhus, et esimesed kosmoseuurijad olid piloodid.
Samal ajal tuleb raketi arendamisel lahendada palju probleeme kosmosetehnoloogia, ning paljud kosmoselendudel saadud uurimistulemused on olulised lennunduse edasiseks arenguks. Need on konstruktsiooni termiline kaitse, termokontroll, bioloogiline kaitse kosmilise kiirguse eest ja palju muud.
Lennunduse ja kosmosetehnoloogia arengut jälgides on meil õigus esitada endale järgmine küsimus: kas need valdkonnad jätkavad ühtlustamist või kulgeb nende areng erinevalt? On tõsist põhjust arvata, et lähitulevikus toimub lennunduse ja astronautika märgatav lähenemine.
Lennunduse edasine areng on seotud peamiselt kahe suunaga; õhubusside loomisega - suurte lennukitega, mis suudavad vedada mitusada reisijat, ja üleminekuga veelgi suurematele lennukiirustele.
AT viimased aastad kasvab väga kiiresti Reisijatevedu lennuliinidel, mis ühendavad suuri linnu massiturismi kohtade ja kuurortidega. Ja kuna märkimisväärne osa liiklusest toimub praegu väikeste ja keskmise suurusega lennukitega, töötavad mõned lennujaamad väga kõvasti.
Lennundusdisainerid näevad sellest olukorrast väljapääsu õhubusside loomisel - suurte lennukite loomisel lühikese ja keskmise pikkusega liinide teenindamiseks. Need on kolmanda põlvkonna reaktiivreisilennukite esindajad. Suur kandevõime, suur reisikiirus, madal kütusekulu kilomeetri kohta, madal kulu Hooldus, lennukite, mootorite ja kõigi üksuste suur ressurss – need peaksid olema airbuside eelised.
Nõukogude Liidus arendab Sergei Vladimirovitš Iljušini projekteerimisbüroo lennukit Il-86. See suudab vedada 350 reisijat kiirusega 950 kilomeetrit tunnis kuni 4600 kilomeetri ulatuses.
Maa sees lendude kiiruspiirang on teada – selle on juba saavutanud ballistilised raketid ja Maa tehissatelliidid. See on esimene kosmiline kiirus - 7,9 km / s. Lennundus on sellest veel kaugel - maailma saavutused lennukite kiiruses on kuskil 3–4 tuhat kilomeetrit tunnis, see tähendab 1 km / s.
Mis takistab lennundusega suure lennukiiruse saavutamist?
Lennundus võlgneb oma tekke ja arengu planeedi õhukestale. Õhk loob tuge lendavale lennukile, võimaldab kosmoses manööverdada, seda kasutatakse ka mootorite “hingamiseks”. Kuid samal ajal tekitab õhk ka aerodünaamilist takistust, mille ületamiseks kulutatakse märkimisväärne mootori võimsus ja kiiruse suurenemisega see takistus järsult suureneb. Lisaks seab õhk suurele lennukiirusele teele hulga lävetakistusi, tõkkeid. See on nüüdseks hästi tuntud helibarjäär. Sellest on juba üle saanud mitte ainult sõjavägi, vaid ka tsiviillennundus. See ei olnud aga lihtne ega juhtunud kohe. See on ka termiline barjäär – õhusõidukite lubamatu kuumenemine, kui lendab kiirusega kolm või enam korda helikiirusest. See barjäär jõudis lähedale paar aastat tagasi sõjalennundus. Katselennukid sooritavad lende väljaspool oma piire. Kuid seni on see vaid jõuproov.
Möödaminnes tahaksin märkida, et lennunduse nimetus "barjäär" ei ole täiesti edukas. Need ei ole tõkked selle sõna tavalises tähenduses – ületatud ja siis jälle kerge tee. See on pigem piir, kus lennundus puutub kokku uute tõsiste raskustega, mis kord ilmnenud ei kao enam, vaid nõuavad pidevat tähelepanu.
Helikiirust ületanud lennuk, purustades helibarjääri, kannab seda justkui lööklaine kujul enda peale ja muutub omamoodi pideva, lõpmatult venitatud plahvatuse allikaks. Sama olukord termotõkkega.
Lennunduse arenedes peavad disainerid lahendama üha keerukamaid probleeme.
Kui näiteks madalate lennukiiruste puhul atmosfääris tehakse aerodünaamilisi arvutusi soojusarvutustest sõltumatult, siis ülehelikiirusel lennates peavad aerodünaamilised arvutused juba arvestama soojusülekandega, lahendama aparaadi termilise kaitse küsimuse, see tähendab, et lahendage soojus- ja massiülekande teooria tüüpiline probleem.
Tänapäevased liinilaevad lendavad tavaliselt 8-10 kilomeetri kõrgusel kiirusega umbes 900 kilomeetrit tunnis. Nendes tingimustes on aerodünaamiline kuumenemine tühine ja seda ei võeta arvesse. Kui lennuk lendab sellel kõrgusel kiirusega 3000 kilomeetrit tunnis, siis nagu lihtsad arvutused näitavad, on aeglase temperatuur õhuvool- õhukihid, mis pesevad lennuki pinda - on pluss 280 kraadi Celsiuse järgi. Hüperhelikiirusel (heli kiirusest viis või enam korda suurem) ületab see tuhande kraadi. 10 tuhande kilomeetri kiirusel ulatub temperatuur juba 3600 kraadini,
FROM raskeid ülesandeid termokaitse on juba kosmosetehnoloogia loojatega silmitsi seisnud. Välja on töötatud nn ablatiivsed katted, mille soojusvarjestusomadused põhinevad materjali üleminekul tahkest olekust gaasilisse olekusse, möödudes vedelast faasist. Ablatiivsed katted kaitsevad maandurit kosmoselaev, aeglustub Maa atmosfääris laskumisel, 6-8 tuhande kraadini ulatuvatest soojusvoogudest. Kuid selliste katete toime on seotud massi lõikamisega ja sellest tulenevalt katte kuju muutumisega, mis on täiesti ebasoovitav sõidukite puhul, mis kasutavad lennu ajal tiibade ja kere tõstejõudu ning mis on varustatud aerodünaamiliste juhtseadmetega. .
Kuid isegi kui oleks võimalik luua usaldusväärne termokaitse, oleks ülihelikiirusega kärbes omandatud kõrgustel majanduslikel põhjustel kahjumlik - energiakulu aerodünaamilise õhutakistuse ületamiseks oleks liiga suur.
Seetõttu on võimalik suurel kiirusel lennata ainult haruldases atmosfääris. Siin saab aparaadi termilise kaitse ülesandeid lahendada olemasolevate vahenditega. Teisisõnu on vaja tõusta seni valdamata kõrguste piirkonda, atmosfääri ülemiste kihtide piirkonda, mis jääb 30 ja 150 kilomeetri kõrguste vahele. Lennukid ei saa siin lennata tiibade ebapiisava tõste ja reaktiivmootori tõukejõu tõttu ning kosmoseaparaadi orbitaallend sellistel kõrgustel on suure aerodünaamilise takistuse tõttu võimatu. See haruldase atmosfääriga piirkond eraldab endiselt lennunduse ja kosmonautika ega võimalda nende vahel tihedamat vastasmõju.
Kas selline suhtlus on vajalik? Jah vaja. Maa-lähedases avakosmoses on vaevalt võimalik ilma selleta hakkama saada. Inimtegevuse edasise laienemisega selles piirkonnas peavad kõik teenused Maa ja Maa-lähedaste orbiitide vahel ilmselgelt üle võtma lennukitüüpi sõidukid.
Kas on tõendeid selle kohta, et lennundus ja astronautika püüavad atmosfääri ülemiste kihtide ruumi valdada?
Neid on ... Ja juba palju.
Eelkõige jõudsid USA-s kandelennukitelt välja lastud rakett-vedelikmootoriga mehitatud lennukid enam kui 80 kilomeetri kõrgusele ja lennukiiruseks umbes 6 tuhat kilomeetrit tunnis. Pärast kanduritest eraldumist õhusõiduk kiirendas ja sisenes ballistilisele trajektoorile.Tihedast atmosfäärist väljaspool juhtimiseks kasutati mitte aerodünaamilisi, vaid reaktiivroole. Kuid piiratud varu kütus võimaldas lennukil sooritada vaid omamoodi üleshüpe, misjärel nad planeerisid ja maandusid.
Eksperimentaalsete rakettlennukite lendudel õnnestus teadlastel ja disaineritel saada vastused paljudele küsimustele. Eelkõige õppisid nad palju hüperhelikiirusel lendavate sõidukite aerodünaamika ja stabiilsuse kohta, aerodünaamilise kütte mõju kohta nende konstruktsioonile ja süsteemide toimimisele, suurel kiirusel atmosfääri tihedatesse kihtidesse sisenemise omadustest. tõstke.
Lennundus läheneb arendamata kõrguste alale altpoolt, astronautika - ülalt.
Teatavasti toimus laevade Vostok ja Voskhod laskumine mööda ballistilist trajektoori. Dispersioon (teisisõnu arvutatud maandumispunkti tabamise ebatäpsuse indikaator) ja ülekoormused sellisel laskumisel olid üsna märkimisväärsed, kuna aparaat oli täielikult elementide jõule üle antud - seda polnud võimalik kontrollida.
Vähem g-jõude laskumisel ja märksa suuremat maandumistäpsust oli võimalik saada ainult kontrollitud laskumisel ehk sellise laskumise korral, kui laeva laskumise trajektoori kontrollitakse atmosfääris. Nii toimub Sojuzi laskumine. Tõsi, see deorbiidi meetod nõudis mitmete tehniliste raskuste ületamist. Esmalt oli vaja anda laskumissõidukile kuju, mis tagaks selle aerodünaamilise kvaliteedi. (Selleks lennundusest tulnud tunnuseks on sõiduki tõstejõu suhe selle takistuse väärtusesse.) Lisaks oli vaja luua süsteem, mis juhiks laeva nii atmosfäärivälises kui ka atmosfäärilises lennuosas. ja lahendada mitmeid muid probleeme. Kuid teisest küljest võimaldas kontrollitud laskumine vähendada ülekoormust 2-3 korda (8-10-lt 3-4 ühikule) ja oluliselt vähendada maandumispunkti hajumist.
Kosmoselaeva kontrollitud laskumisest kuni kontrollitud lennuni atmosfääri ülemistes kihtides on vahemaa muidugi endiselt tohutu. Sellegipoolest võib arvata, et teatud sammu selles suunas tegi ka kosmonautika.
Viimastel aastatel on nõukogude teadlased läbi viinud mitmeid muid ülikiire ja ülikiire tulevikulennunduse jaoks olulise tähtsusega katseid. Pean silmas katseid Yantari automaatsetes ionosfääri laborites.
Nendes geofüüsikaliste rakettide abil käivitatud laborite pardale paigaldati elektrilised tõukemootorid. Testid on näidanud nende mootorite üsna stabiilset tööd erinevatel kõrgustel ja erinevatel režiimidel. Tähelepanuväärne on see, et pardal ei olnud kütust ega oksüdeerijat. Töötava kehana toimis atmosfäärilämmastik, mis oli aga varem ioniseeritud. Seega on reaalne elektri kasutamise võimalus reaktiivmootoridülemistes atmosfäärikihtides lendavate sõidukite jaoks.
Lennunduse ja kosmonautika läbitungimise protsess sai alguse juba ammu ning viimasel ajal on see eriti aktiivne olnud. Kui kümme aastat tagasi oli veel raske rääkida seadmetest, mis ühendavad kosmoseaparaadi ja lennuki omadused, siis nüüd on olukord muutunud. Selliste seadmete välimus tundub üsna selgelt. Ja mitte ainult sellepärast, et paljud fundamentaaluuringud. Peaasi, et nende loomise eesmärgid on muutunud konkreetsemaks, kindlamaks.
Astronautika tulevik on suuresti seotud pikaajaliste erinevatel eesmärkidel paiknevate orbitaaljaamade ja laboritega. Nõukogude teadus peab nende loomist inimese peamiseks teeks kosmosesse.
Nõukogude "Salyuti" ja Ameerika "Skylabi" orbitaaljaamade loomise ja käitamise kogemus näitas, et kaasaegne kosmonautika saab sellise ülesandega juba hakkama.
Kuid jaamad ise esindavad ainult osa kosmosesüsteemist. Nende käitamiseks - meeskonna vahetuseks, toiduvarude, mootorikütuse ja muude materjalide tarnimiseks - on vaja transpordilaevu, mis teeksid regulaarlende mööda marsruuti Maa-orbiit-Maa.
See lüli süsteemis osutus seni nõrgimaks. Kaasaegsed kosmoserakettsõidukid on suhteliselt kallid, nende kandevõime on ebapiisav ja nende stardiks valmistumine nõuab pikka aega. Kõik kosmoselaevad (mehitatud ja mehitamata) saadetakse nüüd kosmosesse ühekordselt kasutatavate kanderakettidega. Ka keerulised kosmoselaevad on mõeldud ainult üheks lennuks.
Kas on võimalik leppida näiteks sellega, et mitme aasta jooksul ehitatud suur ookeanilaev oli mõeldud ühe reisi jaoks? Ja nii see kosmonautikas on.
Võtame näiteks USA kanderakett"Saturn-5", mis võimaldas Apollo kosmoselaeva lende Kuule. See enam kui 100 meetri kõrgune ja ligi 3 tuhat tonni kaaluv hiiglane lakkas tegelikult eksisteerimast mõni minut pärast starti. Kuid iga selline rakett maksab vähemalt 280 miljonit dollarit. 10-12 päeva pärast oli kogu kõige keerulisemast Saturn-Apollo süsteemist alles vaid väike laskumiskapsel, mis oli atmosfääris põlenud ja edasiseks tööks praktiliselt kõlbmatu, milles meeskond Maale tagasi pöördus. Kosmonautika võidukas tee on täis põlenud rakettide fragmente, kosmoselaevade plokke ja orbiitidele mahajäetud satelliite.
Selline tehnoloogia "ühekordseks kasutatavus" on muutumas tõsiseks piduriks astronautika ja kosmoseuuringute edasisele arengule. Alguses, kui kaatreid nii palju polnud ja uuringud seda nii ei niitnud suures ulatuses, seda võiks taluda. Tulevikus muutub selline raiskamine võimatuks.
Eksperdid näevad sellest olukorrast väljapääsu põhimõtteliselt uute kosmosetranspordisõidukite väljatöötamises. Projekte on palju erinevaid, kuid kõik sellised laevad peaksid disainerite kavandi järgi "suutma" lennata atmosfääris, minema Maa-lähedasele orbiidile, seal üsna kaua viibima ja siis nagu maanduma. lennuk oma lennuväljal. Ja mis kõige tähtsam, salvestage taaskasutamiseks võimalikult palju süsteemi elemente.
Nende nõuete täitmiseks peavad uued kosmoseaparaadid praegustest oluliselt erinema. Igal juhul peaks nende orbiidiastmetel olema palju tänapäevase lennuki omast.
Uue kosmosesõiduki skeemi otsimisel käis teaduslik ja tehniline mõte läbi pika ja raske viis. Ideaalset laeva paigutust, mis vastab kõige rangematele nõuetele, peetakse nüüd kaheastmeliseks skeemiks, millel on etappide paralleelne paigutus. Mõlemad etapid, tagastatud, mehitatud, on varustatud tiivaga; nagu lennuk, tõusevad nad lennuväljalt õhku ja maanduvad lennuväljale. Sellist laeva saab kujutada kahe lennuki kujul: põhjas on suur - kiirenduslennuk ja sellel on väiksem. Suur tõuseb lennuväljalt õhku ning pärast arvestusliku kiiruse saavutamist eraldub väiksem sellest ning läheb oma mootorite abil orbiidile. Vahepeal naaseb kiirlennuk lennuväljale. Ülesande täitnud orbitaallennuk deorbiidil ja ka maandub lennuväljale.
Korduvkasutatavate kosmoselaevade puhul eelistatakse horisontaalset või õhust starti, kuigi rakettide käivitamine annab suure kandevõime. Horisontaalne kaatmine võimaldab sooritada laeva vettelaskmisel külgmanöövrit ja vette lasta teist etappi peaaegu igal ajal ilma asimuutipiiranguteta. Ja see tähendab seda transpordisüsteem horisontaalse stardiga on paremini manööverdatav.
Sellise projekti elluviimine on aga täna veel liiga keeruline. See on oma ajast ees ja sisaldab palju rohkem lahendamata probleeme.
Kõige vastuvõetavam on seni transpordilaeva projekt, mille esimene etapp on mehitamata, osaliselt taaskasutamiseks ja teine etapp mehitatud, lennukitüüpi. "Ideaalsest" skeemist kõrvalekaldumine tähendab ennekõike naasmist vertikaalse raketi stardi juurde, mõne süsteemi elemendi kadumist lennu ajal. Märkus: mitte kogu kanderaketi ja mitte kogu laeva kadu, nagu praegu, vaid ainult mõned elemendid.
Ameerika Ühendriikides arendatakse kosmosetranspordivahendit nimega Shuttle (Shuttle). Sellel on kaheastmeline skeem paralleelse etappide paigutusega, mõlemad etapid on tagastatavad; astmete jõusüsteemid lülitatakse üheaegselt sisse. Esimene etapp koosneb kahest päästetavast (st Maale tagastatavast ja korduvkasutatavast) tahkekütuse mootoriga mehitamata raketikabiinist. Teine aste on tiivuline, mehitatud, varustatud vesinik-hapniku rakettmootoritega ja kütusepaagiga, mis lastakse enne orbiidile sisenemist alla. See skeem kasutab ära raketi tehnoloogia, eriti kasutatakse suure energiatarbega kütust ja vertikaalset käivitamist. Ainus osa süsteemist, mis lennu ajal kaob, on kütusepaak teine samm.
Kogu see süsteem meenutab mõneti hävitajat, mis on varustatud täiendava ventraalse kütusepaagi ja kahe pulbrivõimendiga. Sellise lennuki õhkutõusmist on õhuparaadidel korduvalt demonstreeritud. Vaid vastupidiselt sellele on kosmosetranspordilaeval tohutu kütusepaak, mis on peaaegu kaks korda suurem kui laeva enda suurus ja kaal. Ja kompaktsete pulbrivõimendite asemel - kaks suurt päästatavat tahke raketiüksust.
Märkides olemasolevate mehitatud kosmoselaevade puudusi, nimetasime kaks: kasutuskõlblikkus ja ebapiisav kandevõime. Tegelikkuses on puudujääke palju rohkem.Eelkõige ei ole praegused laevad kuigi manööverdusvõimelised, sooritavad vaid langevarjuretke ning nende laskumismasinate otsimiseks ja evakueerimiseks on vaja eriteenistust. Kuigi kõik nad lendavad "kõvadel" orbiitidel, ei manööverda nad orbitaaltasandiga, kuna selline manööver on seotud tohutu kütusekuluga. Selle tulemusena ei saa laevad laskuda antud alale, kui järgmine pööre seda ei läbi.
Suure orbiidil manööverdusvõimega aparaadi loomine avardaks oluliselt kogu Maa-lähedase astronautika väljavaateid. Satelliidid saaksid enam mitte orbiidile saata, vaid lihtsalt laeva lastiruumis orbiidilt välja toimetada, neid kosmoses hooldada ja remontida, naasta satelliitide poolt teostatud Maa uurimis- ja vaatlusmaterjale ning isegi satelliite ise. nende ebaõnnestumise sündmus. See ei peaks enam lahendama keerulisi probleeme, mis on seotud eelkõige ninakoonuste eraldamisega, antennide avamisega, paneelidega päikesepaneelid. Orbiidil saate enne satelliidi laevast eraldamist kontrollida selle seadmete tööd. Orbiidile saadetavate kosmoselaevade väljatöötamise kulud väheneksid oluliselt, kuna nende kaalu ja mõõtmete piirangud muutuksid leebemaks. Lisaks oleks võimalik teha ilma keerukate meetmeteta, mis kaitsevad suurte ülekoormuste, vibratsiooni ja müra eest.
Tõhusa kosmoseabiteenuse korraldamiseks saab kasutada manööverdavaid mehitatud sõidukeid.
Praegu saab päästelaev läheneda merehätta sattunud laevale vaid siis, kui see lastakse vette hetkel, mil merehätta sattunud laeva orbiit läheb üle stardipaiga. Ja seda juhtub ainult üks kord päevas.
Kujutage nüüd ette, et on vaja kiiresti evakueerida orbitaaljaama meeskond ja kosmoses on selleks sobiv laev juba olemas, kuid selle orbiidi kaldenurk maa ekvaatori tasapinna suhtes ei ole sama, mis sellel. jaama orbiidist. Nüüd ei saa sellises olukorras laeva ja jaama lähendamiseks midagi ette võtta. Kuid aerodünaamilise kvaliteediga transpordilaev suudab sooritada soovitud manöövri. Selleks peab ta sukelduma atmosfääri, tegema vajalikud evolutsioonid ja seejärel tagasi orbiidile minema. Korduvalt atmosfääri sukeldudes saate oluliselt muuta orbiidi tasapinda kosmoselaev. Muidugi nõuab see ka kütusekulu, aga palju vähem kui orbiidil manööverdamine, sest atmosfäär aitab sellisel laeval manöövrit sooritada.
Kui uute kosmoselendude nõuete valguses hakkad mõtlema: mida on vaja täiustada – kas kaasaegne kosmoselaev või kaasaegne lennuk, siis jõutakse paratamatult järeldusele, et lennundusest on ehk tee uue laevani. lähemal kui astronautikast. Selle laeva orbitaalastmes peaks olema kõik, mis lennukil on: piisavalt pikk kere, tiivad, lähenemissüsteem, telik, aerodünaamilised juhtseadmed.
Kuid sellise laeva (seda võib õigusega kosmoselennukiks nimetada) väljatöötamine pole lihtne ülesanne. Mitmed teaduslikud ja tehnilised probleemid, mis on varem lahendatud seoses astronautika vajadustega, tuleb uuesti lahendada. Võtame näiteks orbitaalastme termilise kaitse tiheda atmosfääri sissepääsu juures. On vaja välja töötada uued termokaitsemeetodid ja uued termokaitsematerjalid.
Erinevalt kosmoselaeva laskumissõidukist peab kosmoselennuki orbitaalstaadium olulise osa kineetilisest energiast hajutama mitte tihedas atmosfääris, vaid suurtel kõrgustel, mistõttu selle kuumenemise määrab eelkõige atmosfääri sisenemise nurk. Orbitaalastme termilise režiimi hõlbustamiseks atmosfääri tihedate kihtide sissepääsu juures saab seda kõrgete rünnakunurkade korral langetada. Siis mõjutab vastutulev vool otseselt ainult lava alumisi pindu, mille pindala on ligikaudu kolmandik kogu pinnast. See tähendab, et suurem osa orbitaalsüsteemi pinnast ei vaja keerulist termokaitset. Ja mis kõige tähtsam, seal pole väga kõrge temperatuuriga piirkondi, mida täheldatakse madalate rünnakunurkade korral.
Lennu kestus uue kosmoselaeva laskumise atmosfäärifaasis võib pikeneda kümnelt minutilt, nagu praegu, kuni tunnini või rohkemgi. Nendes tingimustes on enamiku, kui mitte kogu seadme konstruktsiooni temperatuur kiirguse tasakaalutemperatuuri lähedal, mis võimaldab termilise kaitse jaoks mitte kasutada ablatiivseid materjale.
Kiirgusjahutusega konstruktsiooni projekteerimine eeldab aga täpseid teadmisi kogu pinna ulatuses lokaalsete soojusvoogude kohta. Materjalide valik tuleb teha ilma vigadeta, mis on vastuvõetavad paksema ablatiivse materjali termokaitsekattega. Kuna soojusvood on seotud rõhu jaotusega, muutub seadme geomeetrilise kuju valimine väga oluliseks.
Erinevate kosmoselennukite vormide uurimisel pööratakse erilist tähelepanu nende manööverdusvõimele hüperhelikiirusel ja aerodünaamilise kvaliteedi väärtusele. Mida suurem on sellise õhusõiduki tõste- ja tõmbejõu suhe, seda vähem peab ta ootama orbiidilt lahkumise hetke, et naasta maakera teatud piirkonda. Piisavalt suure tõstejõu ja tõmbe suhte väärtuse korral võib seade jõuda igasse punkti maapinnal, laskudes igal hetkel orbiidilt alla.
Tehnoloogial on juba kogemusi universaalsete sõidukite, näiteks ujuvate ja lendavate autode või amfiiblennukite loomisel. Enamasti on erinevad masinad mehaaniliselt kombineeritud ja töötavad neis iseseisvalt. Näiteks ujuvautol on ikka kõik maal liikumiseks vajalik pluss veekindel kere, propeller või reaktiivmootor. Amfiiblennuk on paat või katamaraan pluss lennuk.
Lend kahekesi nii suured sõbrad keskkonnad, nagu atmosfäär ja kosmosevaakum, nõuavad uue seadme varustamist nii aerodünaamiliste kui ka gaasijoa juhtimisseadmetega. Esimene (kiil, tüür, elevonid) on ette nähtud lennuks tihedates atmosfäärikihtides, teine (reaktiivmootorite rühmad või gaasidüüsid) - lennuks kosmoses ja ülemises haruldases atmosfääris. Sellist kombinatsiooni peetakse tehnoloogias sunnitud, ebasoovitavaks, kuid vältimatuks,
Põhimõtteliselt uus aparaat saaks varustada ainult gaasijoa juhtseadistega - reaktiivjõud on universaalne mõlemas keskkonnas, kuid sel juhul oleks vaja loobuda paljudest eelistest, mida atmosfäär annab, et omada oluliselt rohkem varusid kütust või gaasi ja kandke seda varu lennu lõpuni.
Külg- ja kaugusmanöövrid (näiteks maandumispunkti valimisel) teostab kosmoselennuk aerodünaamiliste jõudude mõjul, muutes selle kaldenurka ja lööginurka. Külgsuuna väärtus (maksimaalne kõrvalekalle paremale ja vasakule) sõltub orbitaalastme aerodünaamilisest kvaliteedist: mida kõrgem see on, seda suurem on külgsuunaline ulatus. Näiteks ±2000 km külgsuunalise ulatuse saamiseks peab orbitaalastme laskumise tõstejõu ja tõmbe suhe olema umbes 1,3.
Asjata kaaluksime kõiki uut tüüpi kosmoselaevade loomisega seotud probleeme - neid on palju. See on aparaadi stabiilsus ja juhitavus, eriti atmosfääri sisenemisel ja maandumisel, need on mõlema etapi, kütuse tankimise ja ladustamise tõukejõusüsteemid. Uus kosmoselaev vajab väikesemahulisi elektriallikaid – päikesepaneele pole sinna kuhugi paigaldada. See on võimatu ilma juhtimis- ja mõõtmiskompleksi täiustamiseta, uute süsteemide väljatöötamiseta astronautide päästmiseks kõigil lennuetappidel, lahendamata paljusid tööprobleeme. Kõik need probleemid on aga lahendatavad kaasaegne teadus ja tehnoloogia. Kosmoselennuki loomine on väga reaalne asi ja ilmselgelt pole kaugel aeg, mil saame olla tunnistajaks selle esimesele lennule.
Lennunduse ja kosmonautika tihedast koostööst ei saa kasu mitte ainult kosmonautika, vaid need teaduse ja tehnoloogia arenenud valdkonnad. Lennunduse saavutused ei pruugi lähitulevikus muutuda vähem muljetavaldavaks. Ülehelikiiruse ja kõrgete kõrguste areng annab tõuke hüperhelikiirusega lennukite arengule. sõidukit. Moodsad ülehelikiirusega liinilennukid asendavad lennukid suudavad toimetada inimesi ja lasti mõne tunniga igale poole maakera.
