Большая энциклопедия техники
Шрифт:
Космические разгонные блоки
Космические разгонные блоки – одна из ступеней ракеты-носителя. При помощи разгонного блока космический аппарат переводится с орбиты, называемой опорной, на другие околоземные орбиты либо выводится на отлетную траекторию к другим планетам.
Первым из советских разгонных блоков, позволяющих осуществлять старт в условиях невесомости, был блок «Л». Первый полет должен был состояться в 1960 г., но из-за недоработок компьютера запуск не был произведен. 12 февраля 1961 г. произошел первый успешный пуск в составе автоматической межпланетной станции «Венера-1». Разгонный блок «Л» создавался для запуска первых межпланетных станций серии «Венера», «Марс» и лунных станций «Луна-4», «Луна-13». Разгонный блок «ДМ», работающий
Все новые требования, предъявляемые межпланетными станциями и спутниками связи, привели к тому, что был внесен ряд изменений. Время активного существования увеличилось до 9 ч, и при этом сократилось количество запусков двигателя. Это позволило убрать теплоизоляцию бака двигателя и ряд блоков системы обеспечения запуска.
В настоящее время использование разгонного блока «Д» в составе комплекса «Протон» подходит к концу, но модификация «ДМ-SL» остается в составе комплекса «Зенит». На ракете «Протон» будет использоваться блок «Бриз-М», так как он использует такие же компоненты топлива, по этой же причине остается в строю блок «ДМ-SL» в составе «Зенита». Разгонный блок «Бриз-М», первый запуск которого в составе ракетного комплекса «Протон-М» состоялся 7 апреля 2001 г., обеспечивает выведение полезной нагрузки на низкие, средние, высокие орбиты, в том числе и геостационарные орбиты.
При использовании блока «Бриз-М» увеличивается до 3,3 т масса полезной нагрузки, выводимой на геостационарную орбиту Земли. Модификация, разгонный блок «Бриз-КМ», благодаря возможности многократного включения своего маршевого двигателя, позволяет использовать различные схемы выведения космических аппаратов в космос, в том числе позволяет реализовать групповой запуск на несколько различных орбит. В НПО Лавочкина был разработан разгонный блок нового поколения «Фрегат». Сфера применения – в составе ракет-носителей среднего и тяжелого классов. Может осуществлять вывод на опорные орбиты, геостационарную и геопереходную орбиты, используется на различных участках для стабилизации и ориентации. В 2000 г. произошел первый пуск «Фрегата». В 2005 г. «Фрегат» в составе ракеты-носителя «Союз-ФГ» позволил запустить межпланетную станцию «Венера-экспресс».
Что касается перспектив развития, то в настоящее время в ГКНПЦ им. Хруничева совместно с НПО «Молния» ведется разработка многоразовых ускорителей типа «Байкал» вместо универсальных одноразовых разгонных блоков. Для реализации этого проекта разгонный блок нового образца должен снабжаться системой спасения, основанной на концепции беспилотного летательного аппарата, который должен возвращаться в режиме дозвукового крейсерского полета на место старта. Необходимо оснащать разгонный блок вспомогательным воздушно-реактивным двигателем и оперением, компоновка осуществляется по аэродинамической схеме.
Для ориентации отработавшего разгонного блока перед входом в плотные слои атмосферы блоки оснащаются реактивной системой управления, после входа в атмосферу управление производится аэродинамическими органами управления. Планирование переходит в моторный полет, реализуемый воздушно-реактивными двигателями, которые могут быть установлены в носовой части многоразового ускорителя. Для посадки блок может оснащаться колесным шасси самолетного типа. Необходимо оснащать разгонный блок бортовым измерительным комплексом, который будет осуществлять сбор и передачу на космодром информации о состоянии и функционировании бортовых систем.
Первые испытания многоразовых ускорителей ракеты-носителя семейства «Ангара» на масштабных моделях были уже проведены разработчиками. Технология многоразовых разгонных блоков достаточно проста, чтобы могла быть реализована и использована при запуске ракетоносителей уже в ближайшие годы. При оптимизации конструктивно-баллистических характеристик и различных программ управления потери, вызванные применением системы спасения, не превысят 50% от массы полезного груза, выводимого на низкую круговую орбиту. Внедрение таких многоразовых разгонных блоков, помимо снижения удельной себестоимости, позволит сократить поля падения отработавших частей ракетоносителей и разгрузить производственные линии для последующей реализации других проектов.
Космические аппараты
Космические аппараты – аппараты, предназначенные для реализации различных задач в космическом пространстве, а также обеспечения возможности проведения различных исследовательских работ непосредственно на поверхности различных небесных тел. Таковыми, например, являются искусственные спутники Земли, космические корабли, орбитальные станции.
Первым космическим аппаратом можно назвать первый искусственный спутник Земли, выведенный на орбиту 4 октября 1957 г. Все космические аппараты можно разделить на околоземные и межпланетные. Первые движутся по геоцентрическим орбитам и не выходят за пределы гравитационного поля Земли.
По принципу управления все космические аппараты являются либо пилотируемыми (космические корабли-спутники, обитаемые орбитальные станции), либо автоматическими космическими аппаратами (искусственными спутниками планет Солнечной системы, автоматическими межпланетными станциями).
На сегодняшний день указанные примеры космических аппаратов уже созданы и успешно работают в космическом пространстве, а некоторые еще находятся в стадии проектов, как, например, транспортные космические корабли многоразового пользования и межпланетные корабли, которые могли бы осуществлять полет и высадку человека на другие планеты Солнечной системы. Спектр задач, решаемых космическими аппаратами, очень обширен. Они могут использоваться в планетных и межпланетных исследованиях (автоматические межпланетные станции и планетоходы), в метеорологических исследованиях, а космические корабли и орбитальные станции, например, обеспечивают возможность жизнедеятельности человека в космическом пространстве.
Современные космические аппараты используют различные ракетные двигатели для выведения на нужную орбиту, после чего ракетные двигатели задействуются лишь в случае необходимости (для коррекции траектории, торможение при посадке), а все остальное время работы космический аппарат движется по инерции, по законам небесной механики.
Отличительной особенностью большинства космических аппаратов считается способность длительного пребывания в условиях космического пространства и самостоятельного функционирования без непосредственного участия человека. По многим характеристикам такие аппараты похожи на естественные небесные тела, которые также движутся по общим законам механики. Многие снабжены специальными системами астроориентации, коррекции траекторий, системами регулирования теплового режима, различной бортовой аппаратурой, системой радиосвязи с Землей.
Обычно космический аппарат имеет радиационную поверхность, которая представляет собой радиатор-излучатель, обладающий большим собственным излучением тепла при малом коэффициенте поглощения. Практически все системы космического аппарата должны быть защищены от радиационного излучения, что достигается путем нанесения специальных защитных покрытий. Для защиты от мелких метеорных частиц поверхности и оптических объектов аппарата все внешние элементы покрыты специальными защитными «экранами» (имеют особую обработку поверхности).