Большая энциклопедия техники
Шрифт:
В начале 70-х гг. прошлого века в СССР и США начались работы над созданием трехкомпонентного двигателя, который бы позволил уменьшить объем и массу установки. Принцип работы заключается в следующем: в момент запуска двигатель работает на смеси кислорода и керосина, а затем переключается на жидкий кислород и водород. Реализация этой идеи позволяет создать одноступенчатую ракету, хотя при этом наблюдается значительно усложненная конструкция. Можно выделить несколько направлений развития жидкостных ракетных двигателей: повышение эффективности топлива, которая определяется соотношением удельного веса и создаваемой удельной тяги; поиски новых типов топлива, которые обеспечат лучшие показатели. Помимо этого, необходимо постоянно совершенствовать конструкцию двигателя – уменьшение веса, размеров, повышение надежности и, конечно, увеличение ресурса.
Зонд
Зонд космический – автоматический космический аппарат, иногда с возможностью дистанционного управления с поверхности Земли, основной целью которого является исследование космического пространства либо тестирование каких-либо технологических новинок. В отличие от высотных зондирующих ракет космические зонды рассчитаны на работу на расстояниях, превышающих радиус Земли. Первым космическим зондом считается «Луна-1», запущенный Советским Союзом 2 января 1959 г. Аппарат был выведен на гиперболическую орбиту относительно Земли, двигаясь по которой впоследствии прошел вблизи Луны и, покинув сферу действия тяготения Земли, стал первой искусственной планетой Солнечной системы. Дальними космическими зондами называют аппараты, выводимые на гелиоцентрические орбиты и предназначенные для исследований Луны, Марса, Венеры и других планет Солнечной системы.
В отечественной литературе название «дальний зонд» не используется, более распространены названия «автоматические межпланетные станции», «лунные станции» и т. п. «Зонд» – название серии автоматических межпланетных станций (дальних космических зондов), которые запускались Советским Союзом с 1964 г. Основное предназначение – отработка дальних космических полетов и изучение космического пространства. Первые три аппарата серии «Зонд» имели массу 950 кг. В их оборудование входила система астроориентации (по Солнцу, звезде Канопус и планете Земля), двигательная установка, обеспечивающая по мере необходимости коррекцию курса. Солнечные батареи обеспечивали энергопитание аппаратуры. Аппарат «Зонд-2» был запущен в направлении планеты Марс и оснащен сразу 6 электрореактивными плазменными двигателями, которые служили средством коррекции траектории. Последующие аппараты предназначались для отработки и совершенствования техники полетов к Луне и дальнейшего возращения на Землю. С пятым запуском аппарата серии «Зонд» была успешно опробована техника возращения космического аппарата на Землю. Со следующим запуском была отработана техника управляемого приземления, что позволило 17 ноября 1978 г. спустить «Зонд-6» в заданном районе Советского Союза.
Научные измерения на борту космических зондов реализуются с использованием различных приборов, составляющих комплекс бортовой аппаратуры, фотографических исследований. Передача данных на Землю осуществляется по телеметрическим либо телевизионным каналам, а также некоторые из аппаратов серии «Зонд», межпланетная станция «Луна-16» доставляли данные на поверхность Земли в возвращаемом аппарате. Вывод космических зондов на траекторию, в том числе и посадка, осуществляется с промежуточной орбиты искусственных спутников Земли. При помощи космических зондов были получены первые сведения о различных областях околоземного пространства Земли, исследована магнитосфера планеты. С помощью аппаратов «Луна-1», «Луна-2» открыт и исследован солнечный ветер, что имело колоссальное значение для изучения динамики магнитных бурь и изучения прочих геофизических явлений, обусловленных солнечно-земными связями. В связи с ежегодным увеличением количества запускаемых зондов была разработана и внедрена международная система регистрации и обозначения космических зондов, хотя в национальных программах исследований космического пространства часто присваиваются собственные названия «Луна», «Маринер» и т. п.
США представляли аппараты серии «Пионер». Это были автоматические космические зонды – спутники Солнца. Первым зондом США, достигшим второй космической скорости, считается «Пионер-4», запуск которого был осуществлен 3 марта 1959 г. Его траектория пролегла слишком далеко от поверхности Луны, что не позволило получить качественные фотографии. Серия «Лунар орбитер» была разработана НАСА для получения качественных изображений больших областей лунной поверхности. Все пять аппаратов, запущенных с 1966 по 1967 г., сработали на «отлично», передав на Землю первое детальное изображение почти всей поверхности Луны. Нельзя не упомянуть единственный зонд, который осуществил передачу данных исследований с ближайшей к Солнцу планеты Меркурий. «Маринер-10», совершивший три полета с 1974 по 1975 г., использовав притяжение Венеры, изменил свою орбиту и обеспечил себе траекторию движения, необходимую для последующего достижения Меркурия. Исследования показали, что поверхность Меркурия окружена безвоздушным пространством и имеет температуру, достаточную для плавления олова, цинка и свинца. Некоторые из космических зондов в ходе своей работы покидают пределы Солнечной системы, как это заложено в траектории космических зондов «Пионер-10» и «Пионер-11». Траектория зонда «Пионер-10» такова, что после пролета вблизи планеты Юпитер, он вышел за пределы Солнечной системы и направляется к звезде Альдебаран в созвездии Тельца, неся на себе земное послание, которое получат иные миры через 2 млн лет.
Импульсный ракетный двигатель
Импульсный ракетный двигатель – ракетный двигатель, который сообщает аппарату импульс, обусловленный кратковременным созданием значительной тяги. Режим работы такого двигателя состоит из многочисленных коротких по времени импульсов, число которых может достигать сотни тысяч. Если брать для сравнения суммарный импульс тяги, то импульсный ракетный двигатель может составить конкуренцию ракетному двигателю, который будет работать в непрерывном режиме с меньшей тягой. Неоспоримым преимуществом импульсных ракетных двигателей является возможность с высокой точностью и быстро получать необходимые значения суммарного импульса. А при непрерывной работе ракетного двигателя это осуществить гораздо труднее. Большинство импульсных ракетных двигателей относится к микродвигателям, которые являются основными ракетными двигателями реактивных систем управления космическим аппаратом.
Быстродействие, которое обеспечивает импульсный ракетный двигатель, позволяет при управлении космическим аппаратом снизить расход рабочего тела во время маневров, требующих больших затрат энергии.
Импульсный режим работы используется в многочисленных газовых ракетных двигателях, которые характеризуются неплохими динамическими характеристиками, а также в некоторых электрических ракетных двигателях.
Индукционный ракетный двигатель
Индукционный ракетный двигатель – разновидность электротермического ракетного двигателя, в котором нагрев рабочего тела осуществляется посредством воздействия высокочастотного магнитного поля, которое создается индукционной катушкой.
Питание катушки осуществляется от высокочастотного генератора, мощность которого не превышает несколько киловатт, в результате чего в объеме газа происходит образование вихревых токов. Сильные вихревые токи способны довести температуру рабочего тела до 6000 °С, одновременно при этом обеспечивая высокий удельный импульс истечения газа через сопло. К сожалению, индукционные ракетные двигатели характеризуются низкими величинами КПД и несовершенством конструкции, т. е. большой массой и наличием громоздкого электрического генератора.
Индикатор курса
Индикатор курса (от позднелат. indicator – «указатель») – прибор, который на мониторе отображает изменения курса. Использование индикатора курса позволяет снизить вероятность информационной перегрузки пилота, который во время полета вынужден одновременно контролировать не только изменения в окружающем пространстве, но и следить за показаниями многочисленных приборов. Изначально технология отображения изменений курса разрабатывалась исключительно для военной авиации. Деление осуществляется на два класса: стационарные и нашлемные индикаторы. Первоначально класс стационарных индикаторов представляли высокояркостные электронно-лучевые приборы и совмещенная с ними оптическая система, которая проецирует изображение с экрана в закабинное пространство.
В настоящее время громоздкие электронно-лучевые приборы замещаются жидкокристаллическими индикаторами. На правах экспериментальной разработки существует система, в которой изображение проецируется на сетчатку глаза летчика маломощным лазером. Класс нашлемных индикаторов представлен экранами, прикрепленными к шлему летчика, на которые осуществляется передача изображения. При помощи специальной системы отслеживается положение головы и на экранах происходит отображение соответствующей информации. Нашлемные индикаторы курса бывают монокулярными и бинокулярными.