История развития космонавтики — это рассказ о людях с незаурядным умом, о стремлении понять законы Вселенной и о желании превзойти привычное и возможное. Освоение космического пространства, начавшееся в прошлом веке, подарило миру немало открытий. Они касаются как объектов далеких галактик, так и вполне земных процессов. Развитие космонавтики способствовало совершенствованию техники, привело к открытиям в самых разных областях знания, от физики до медицины. Однако процесс этот потребовал немало времени.
Утерянный труд
Развитие космонавтики в России и за рубежом началось задолго до появления Первые научные разработки в этом плане были лишь теоретическими и обосновывали саму возможность полетов в космос. В нашей стране одним из пионеров космонавтики на кончике пера был Константин Эдуардович Циолковский. «Один из» — потому что его опередил Николай Иванович Кибальчич, приговоренный к смертной казни за покушение на Александра II и за несколько дней до повешения разработавший проект аппарата, способного доставить человека в космос. Было это в 1881 году, однако проект Кибальчича не был опубликован до 1918.
Сельский учитель
Циолковский, чья статья с теоретическими основами полета в космос вышла в 1903 году, о работе Кибальчича не знал. В то время он преподавал в Калужском училище арифметику и геометрию. Его известная научная статья «Исследование мировых пространств реактивными приборами» затрагивала возможности использования ракет в космосе. Развитие космонавтики в России, тогда еще царской, началось именно с Циолковского. Он разработал проект строения ракеты, способной унести человека к звездам, отстаивал идею разнообразия жизни во Вселенной, говорил о необходимости конструирования искусственных спутников и орбитальных станций.
Параллельно теоретическая космонавтика развивалась за рубежом. Однако связей между учеными ни в начале века, ни позже, в 30-е годы, практически не было. Роберт Годдард, Герман Оберт и Эсно-Пельтри, американец, немец и француз соответственно, трудившиеся над аналогичными проблемами, о работах Циолковского долгое время ничего не знали. Уже тогда разобщенность народов сказывалась на темпе развития новой отрасли.
Предвоенные годы и Великая Отечественная война
Развитие космонавтики продолжалось в 20-40-х годах силами Газодинамической лаборатории и Групп изучения реактивного движения, а затем Реактивного научно-исследовательского института. В стенах научных учреждений трудились лучшие инженерные умы страны, в том числе Ф. А. Цандер, М. К. Тихонравов и С. П. Королев. В лабораториях работали над созданием первых реактивных аппаратов на жидком и твердом топливе, разрабатывалась теоретическая база космонавтики.
В довоенные годы и во время ВОВ проектировались и создавались реактивные двигатели и ракетопланы. В этот период по вполне понятным причинам много внимания уделялось разработке крылатых ракет и неуправляемых реактивных снарядов.
Королев и "Фау-2"
Первую в истории боевую ракету современного типа создали в Германии во время войны под началом Вернера фон Брауна. Тогда V-2, или "Фау-2", наделала немало бед. После поражения Германии фон Брауна переправили в Америку, где он начал трудиться над новыми проектами, в том числе и над разработкой ракет для полетов в космос.
В 1945 году после окончания войны в Германию для изучения "Фау-2" прибыла группа советских инженеров. Среди них был и Королев. Его назначили главным инженерно-техническим руководителем института «Нордхаузен», сформированного в Германии в этом же году. Помимо изучения немецких ракет, Королев с коллегами занимался разработкой новых проектов. В 50-х конструкторское бюро под его руководством создало Р-7. Эта двухступенчатая ракета смогла развить первую и обеспечить вывод на околоземную орбиту многотонных аппаратов.
Этапы развития космонавтики
Преимущество американцев в подготовке аппаратов для освоения космоса, связанное с работой фон Брауна, осталось в прошлом, когда 4 октября 1957 года СССР запустил первый спутник. С этого момента развитие космонавтики пошло быстрее. В 50-60-х годах проводилось несколько экспериментов с животными. В космосе побывали собаки и обезьяны.
В результате ученые собрали бесценную информацию, сделавшую возможным комфортное прибывание в космосе человека. В начале 1959 года удалось достигнуть второй космической скорости.
Передовое развитие отечественной космонавтики было принято во всем мире, когда в небо отравился Юрий Гагарин. Состоялось это, без преувеличения, великое событие 1961 года. С этого дня началось проникновение человека в безбрежные просторы, окружающие Землю.
- 12 октября 1964 г. — на орбиту вывели аппарат с несколькими людьми на борту (СССР);
- 18 марта 1965 г. — первый (СССР);
- 3 февраля 1966 г. — первая посадка аппарата на Луне (СССР);
- 24 декабря 1968 г. — первый вывод пилотируемого корабля на орбиту спутника Земли (США);
- 20 июля 1969 г. — день (США);
- 19 апреля 1971 г. — впервые запущена орбитальная станция (СССР);
- 17 июля 1975 г. — впервые произошла стыковка двух кораблей (советского и американского);
- 12 апреля 1981 г. — в космос отправился первый «Спейс Шаттл» (США).
Развитие современной космонавтики
Сегодня освоение космоса продолжается. Успехи прошлого принесли свои плоды — человек уже побывал на Луне и готовится к непосредственному знакомству с Марсом. Однако программы пилотируемых полетов сейчас развиваются меньше, чем проекты автоматических межпланетных станций. Современное состояние космонавтики таково, что создаваемые аппараты способны передавать на Землю информацию о далеком Сатурне, Юпитере и Плутоне, посещать Меркурий и даже исследовать метеориты.
Параллельно развивается космический туризм. Огромное значение сегодня имеют международные контакты. постепенно приходит к мысли, что великие прорывы и открытия происходят быстрее и чаще, если объединять усилия и возможности разных стран.
Пожалуй, развитие космонавтики берёт своё начало в фантастике: людям всегда хотелось летать — не только в воздухе, но и по бескрайним космическим просторам. Как только люди убедились, что земная ось не способна налететь на небесный купол и пробить его, самые пытливые умы начали задаваться вопросом — а что же там, выше? Именно в литературе можно встретить немало упоминаний всевозможных способов отрыва от Земли: не только природные явления типа урагана, но и вполне конкретные технические средства — воздушные шары, сверхмощные пушки, ковры-самолёты, ракеты и прочие костюмы-суперджеты. Хотя первым более или менее реалистичным описанием лётного средства можно назвать миф об Икаре и Дедале.
Постепенно из полёта подражательного (то есть полёта, основанного на подражании птицам) человечество перешло к полёту, основанному на математике, логике и законах физики. Значительная работа авиаторов в лице братьев Райт, Альберта Сантос-Дюмона, Гленна Хаммонда Кёртиса лишь укрепили веру человека в то, что полёт возможен, и рано или поздно холодные мерцающие точки на небе станут ближе, и вот тогда…
Первые упоминания о космонавтике как о науке начались в 30-х годах двадцатого века. Сам термин «космонавтика» появился в названии научного труда Ари Абрамовича Штернфельда «Введение в космонавтику». На родине, в Польше, его трудами научное сообщество не заинтересовалось, зато интерес проявили в России, куда автор и переехал впоследствии. Позже появились другие теоретические работы и даже первые эксперименты. Как наука космонавтика сформировалась лишь в середине 20 века. И кто бы что ни говорил, а дорогу в космос открыла наша Родина.
Основоположником космонавтики считается Константин Эдуардович Циолковский. Когда-то он говорил: «Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчет ». Позже, в1883 году, он высказал мысль о возможности использования реактивного движения для создания межпланетных летательных аппаратов. Но было бы неверно не упомянуть такого человека, как Николай Иванович Кибальчич, который выдвинул саму идею возможности построения ракетного летательного аппарата.
В 1903 году Циолковский публикует научную работу «Исследование мировых пространств реактивными приборами», где он приходит к выводу, что ракеты на жидком топливе могут вывести человека в космос. Расчёты Циолковского показали, что полёты в космос — дело ближайшего будущего.
Чуть позже к работам Циолковского добавились труды зарубежных ракетостроителей: в начале 20-х годов немецкий учёный Герман Оберт также изложил принципы межпланетного полёта. В середине 20-х американец Роберт Годдард начал разрабатывать и построил успешный прототип жидкостного ракетного двигателя.
Труды Циолковского, Оберта и Годдарда стали своеобразным фундаментом, на котором выросло ракетостроение и, позднее, вся космонавтика. Основная научно-исследовательская деятельность велась в трёх странах: в Германии, США и СССР. В Советском Союзе исследовательские работы вели Группа изучения реактивного движения (Москва) и Газодинамическая лаборатория (Ленинград). На их базе в 30-х годах был создан Реактивный институт (РНИИ).
В Германии работали такие специалисты, как Йоханнес Винклер и Вернер фон Браун. Их исследования в области реактивных двигателей дали мощный толчок ракетостроению после второй мировой войны. Винклер долго не прожил, а фон Браун переехал в США и долгое время был самым настоящим отцом космической программы Соединённых Штатов.
В России же дело Циолковского продолжил другой великий русский учёный, Сергей Павлович Королёв.
Именно он создал группу изучения реактивного движения и именно в ней создали и успешно запустили первые отечественные ракеты — ГИРД 9 и 10.
О технологиях, людях, ракетах, развитии двигателей и материалов, решённых проблемах и проделанном пути можно написать столько, что статья получится длиннее расстояния от Земли до Марса, так что опустим часть подробностей и перейдём к самой интересной части — практической космонавтике.
4 октября 1957 года человечество совершило первый успешный запуск космического спутника. Впервые творение рук человеческих проникло за пределы земной атмосферы. В этот день весь мир был поражён успехами советской науки и техники.
Что было доступно человечеству в 1957 году из вычислительной техники? Ну, стоит отметить, что в 1950-х в СССР были созданы первые вычислительные машины, а только в 1957 году в США появился первый компьютер на базе транзисторов (а не радиоламп). Ни о каких гига-, мега- и даже килофлопсах речи не шло. Типичный компьютер того времени занимал пару комнат и выдавал «лишь» пару тысяч операций в секунду (ЭВМ Стрела).
Прогресс космической отрасли был колоссален. Всего за несколько лет точность систем управления ракет-носителей и космических аппаратов выросла настолько, что из погрешности в 20-30 км при выводе на орбиту в 1958 году человек сделал шаг в посадку аппарата на Луне в пятикилометровый радиус к середине 60-х.
Дальше — больше: в 1965 году стало возможным передать на Землю фотографии с Марса (а это расстояние в более чем 200 000 000 километров), а уже в 1980 году — с Сатурна (расстояние — 1 500 000 000 километров!). Говоря о Земле — сейчас совокупность технологий позволяет получать актуальную, достоверную и детальную информацию о природных ресурсах и состоянии окружающей среды
Вместе с освоением космоса шло развитие всех «попутных направлений» — космической связи, телевещания, ретрансляции, навигации и так далее. Спутниковые системы связи стали охватывать практически весь мир, делая возможной двустороннюю оперативную связь с любыми абонентами. Сейчас спутниковый навигатор есть в любой машине (даже в игрушечной), а ведь тогда существование подобного казалось чем-то невероятным.
Во второй половине 20 века началась эра пилотируемых полётов. В 1960-1970-х годах советские космонавты продемонстрировали способность человека работать вне космического корабля, а с 1980-1990-х гг люди стали жить и работать в условиях невесомости чуть ли не годами. Понятное дело, что каждое такое путешествие сопровождалось множеством всевозможных экспериментов — технических, астрономических и так далее.
Огромный вклад в развитие передовых технологий внесли проектирование, создание и использование сложных космических систем. Автоматические космические аппараты, отправляемые в космос (в том числе к другим планетам), по сути дела, являются роботами, которыми управляют с Земли с помощью радиокоманд. Необходимость создания надёжных систем для решения подобных задач привела к более полному пониманию проблемы анализа и синтеза сложных технических систем. Сейчас такие системы находят применение как в космических исследованиях, так и во многих других областях человеческой деятельности.
Взять, к примеру, погоду — привычное дело, в мобильных аппсторах для её вывода существуют десятки и даже сотни приложений. Но где с завидной периодичностью брать снимки облачного покрова Земли, не с самой Земли же? ;) Вот-вот. Сейчас же почти все страны мира для информации о погоде используют космические метеоданные.Не так фантастически, как 30-40 лет назад звучат слова «космическая кузница». В условиях невесомости можно организовать такое производство, какое просто неосуществимо (или не выгодно) разворачивать в условиях земной гравитации. Например, состояние невесомости можно использовать для получения сверхтонких кристаллов полупроводниковых соединений. Такие кристаллы найдут применение в электронной промышленности для создания нового класса полупроводниковых приборов.
Картинки из моей статьи о производстве процессоров
В отсутствие гравитации свободно парящий жидкий металл и другие материалы легко деформировать слабыми магнитными полями. Это открывает путь для получения слитков любой наперед заданной формы без их кристаллизации в изложницах, как это делается на Земле. Особенность таких слитков - почти полное отсутствие внутренних напряжений и высокая чистота.
| Интересные посты с Хабра: habrahabr.ru/post/170865 + habrahabr.ru/post/188286 |
В общем… уже сейчас в космосе делается столько всего — иной раз что-нибудь расскажут, не поверишь:)
ПОНАЕХАЛИ!
Москва, метро ВДНХ — с какой стороны ни посмотри, а памятник «Покорителям космоса» нельзя не заметить.
Но не многие знают, что в цокольной части 110-метрового монумента находится интереснейший музей космонавтики, в котором можно во всех подробностях узнать об истории науки: там вам и «Белка» со «Стрелкой», и Гагарин с Терешковой, и скафандры космонавтов с луноходами…
В музее находится (выполненный в миниатюре) Центр управления полётами, где можно наблюдать Международную космическую станцию в реальном времени и осуществлять переговоры с экипажем. Интерактивная кабина «Буран» с системой подвижности и панорамным стереоизображением. Интерактивный познавательный и обучающий класс, выполненный в виде кают. В специальных зонах размещены интерактивные экспонаты, которые включают в себя тренажёры, идентичные тренажёрам в Центре подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина: тренажёр транспортного космического корабля сближения и стыковки, виртуальный тренажёр международной космической станции, тренажёр пилота поискового вертолета. Ну и, конечно же, куда без всяких кино- и фотоматериалов, архивных документов, личных вещей деятелей ракетно-космической отрасли, предметов нумизматики, филателии, филокартии и фалеристики, произведений изобразительного и декоративно-прикладного искусства…
Суровая реальность
Во время написания этой статьи было приятно освежить в памяти историю, но сейчас всё как-то не так оптимистично, что ли — совсем недавно мы были супербизонами и лидерами космического пространства, а сейчас даже спутник вывести на орбиту не можем… Тем не менее, мы живём в очень интересное время — если раньше малейшие технические продвижения шли годами и десятилетиями, то сейчас технологии развиваются значительно стремительней. Взять тот же интернет — ещё не забыты те времена, когда еле-еле открывались WAP-сайты на двухцветных дисплейчиках телефонов, а сейчас мы можем откуда угодно делать на телефоне (в котором и пикселей-то не видно) что угодно. ЧТО УГОДНО. Пожалуй, лучшим завершением данной статьи будет известное выступление американского комика Louis C. K, «Всё превосходно, но все недовольны»:
Космос жив! Космос не может быть мертв. Есть много инновационных проектов, разрабатывающихся по всему миру, которые должны расширить наше понимание Вселенной. Они используют невероятные технологии, но многим из них нужно еще много времени на реализацию. Хотя в астрономических масштабах это совсем не много.
Когда в NASA началось существенное сокращение бюджета, когда закончилась космическая гонка, когда развалился СССР - надежды людей на освоение космоса по всему миру треснули по швами. Но силами частных компаний и инновационных прорывов космических агентств всего мира космос все же будет освоен. Есть масса проектов, которые заставляют двигаться прогресс в сфере планетарной науки, освоения глубокого космоса и поиска внеземных форм жизни.
WorldView-3 предлагает чрезвычайно детальные изображения Земли. Он был создан компанией DigitalGlobe, чьи спутники использовались Google Earth. В настоящее время у компании вокруг Земли вращается пять спутников. WorldView-3 весит 2 тонны, имеет 6 метров в высоту и сканирует 120 000 квадратных километров каждый день. Уровень детализации варьируется от 40 до 20 сантиметров, что позволяет людям видеть отдельные растения или различать марку автомобиля. Также спутник собирает данные о сельскохозяйственных культурах и помогает определить, каким растениям не хватает воды, а какие уже созрели. Исследователи сопоставляют снимки и возможные сценарии развития. WorldView-3 получил название «суперкомпьютер среди спутников».
2. Solar Probe Plus
Этот космический аппарат NASA размером с небольшой автомобиль будет запущен в 2018 году. Среди его задач будет изучение атмосферы Солнца, причем практически вплотную - до 2 миллионов километров от светила. Аппарат обойдет Солнце 24 раза. Первый оборот состоится спустя 2 месяца после запуска на расстоянии 7 миллионов километров от Солнца, а после этого начнется сближение. В конечном счете аппарат подойдет к Солнцу ближе, чем Меркурий. Миссия продлится три года. Зонд оснащен специальным тепловым щитом из композитного углерода, который должен будет защищать его от температуры до 2550 градусов по Цельсию.
3. Батарея для глубокого космоса
Ни одно космическое агентство не отказалось бы от топливного элемента, который можно было бы использовать в ходе миссий . Новый накопитель энергии необходим для прогресса в исследованиях NASA, поэтому организация совсем недавно заключила четыре контракта на его разработку. Хранение энергии критично для миссий на астероиды, Марс или за его пределы. Предложения по этому проекту делают разнообразные центры разработки NASA, правительственные исследовательские центры и академические институты.
EmDrive - это экспериментальная технология двигательной установки, разработка которой находится в ранней стадии. Была создана Робертом Шоером в 2006 году, но в этом году установкой заинтересовалось NASA. Эксперимент, проведенный Гарольдом Уайтом, показал, что , хотя никто и не знает, как. Исследователи всего мира начали делать собственные версии двигателя.
EmDrive - это двигатель на микроволновой тяге с питанием от солнечной электроэнергии, который может быть запущен в глубокий космос без жидкого топлива и разогнать космический аппарат до скорости, намного превышающей доступную сегодня. На самом деле никто не знает, как этот двигатель работает - по сути, он нарушает закон сохранения импульса. Есть мнение, что двигатель работать не будет, поскольку в эксперименте закралась ошибка.
5. Сообщения Hello Kitty
Япония пытается заинтересовать детей и студентов в изучении астрофизики, посылая Hello Kitty в космос на спутнике и принимая отправленные игрушкой сообщения на Земле. Одна из целей проекта - привлечь инвестиции частных компаний в спутники. Поскольку Hello Kitty является одним из самых популярных персонажей в Японии, ее культурная популярность поможет повысить осведомленность о космической технике. Sanrio, материнская компания Hello Kitty, также проводит конкурс, который позволит людям отправлять сообщения своим близким прямо из космоса.
6. «Розетта»
Охотник за кометами «Розетта» на орбите кометы, направляющейся к Солнцу со скоростью 40 000 километров в час. Космический корабль путешествовал к комете 10 лет, чтобы спустить небольшой исследовательский аппарат на ее поверхность в ноябре и сделать забор материала кометы. Цель судна - понять, как планеты могли быть сформированы из комет.
7. Японский космический лифт
Корпорация Obayashi, расположенная в Токио, планирует построить к 2050 году космическую станцию, которая будет на высоте 36 000 километров над Землей. Компания планирует отправлять туристов вверх на лифте из углеродных нанотрубок со скоростью около 200 километров в час (путешествие займет примерно неделю) и питать все устройство солнечными батареями на космической станции, плавающей в качестве противовеса чуть выше. Obayashi говорит, что понятия не имеет, сколько будет стоить такой проект, но работает над ним.
Tethers Unlimited заключила контракт на 500 000 долларов на разработку средства под названием SpiderFab, которое будет использовать 3D-принтеры для создания структур, для помощи нам в поиске внеземной жизни. Основной задачей SpiderFab будет избавить нас от необходимости отправлять что-либо с Земли - все будет собираться прямо в космосе.
3D-печать предлагает массу выгодных преимуществ для освоения космоса: снижение времени путешествий, стоимости, отходов, увеличение настраиваемости и подгонки размеров частей. Не хватало только материалов. NASA разработало 3D-принтер, который может выбирать между различными типами сплавов для печати частей космических аппаратов. SpaceX недавно напечатала главный клапан окислителя для одной из своих ракет с помощью такого принтера. Компания сообщила, что будет использовать технологию в течение трех лет и скоро попытается напечатать двигательную камеру.
Космический самолет Skylon, разработанный британским инженером, может использоваться для самых разных целей, от экстренного реагирования до космический миссий. Принцип посадки и взлета Skylon аналогичен обычному самолету - за исключением того, что ему нужна большая взлетная полоса - но двигатели работают на жидком кислороде и водороде. Команда изобретателей утверждает, что Skylon будет готов к полетам в 2018 году.
10. Напечатанные на 3D-принтерах космические телескопы
Один из аэрокосмических инженеров NASA работает над строительством космического телескопа полностью из 3D-печатных частей. Используя быстрое прототипирование для 3D-печати с использованием металла, NASA утверждает, что может завершить один проект всего за три месяца. трудно изготавливать, поэтому 3D-печать всех частей - от зеркал до камеры - поможет преодолеть материальные и операционные трудности.
Космонавтика в России во многом наследует космические программы Советского Союза. Главным органом управления космической отрасли в России является государственная корпорация «Роскосмос».
Данная организация контролирует ряд предприятий, а также научных объединений, подавляющее большинство которых было создано во времена СССР. Среди них:
- Центр управления полетами. Научно-исследовательское подразделение института машиностроения (ФГУП ЦНИИмаш). Основано в 1960-м году и базируется в наукограде под названием Королев. В задачи ЦУПа входит контроль и управления полетами космических аппаратов, которые могут обслуживаться одновременно в количестве до двадцати аппаратов. Кроме того, в ЦУПе проводятся расчеты и исследования, направленные на повышение качества управления аппаратами и решения некоторых задач в сфере управления.
- Звездный городок — закрытый поселок городского типа, который основан в 1961-м году на территории Щелковского района. Однако в 2009-м году был выделен в отдельный округ и выведен из состава Щелково. На территории в 317,8 га расположены жилые дома для всего персонала, работников Роскосмоса и их семей, а также всех космонавтов, которые здесь же проходят космическую подготовку в ЦПК. На 2016-й год число жителей городка составляет более 5600.
- Центр подготовки космонавтов, названный именем Юрия Гагарина. Основан в 1960-м году и располагается в Звездном городке. Подготовка космонавтов обеспечена рядом тренажеров, двумя центрифугами, самолетом-лабораторией и трехэтажной гидролабораторией. Последняя позволяет создать условия невесомости, аналогичные условиям на МКС. При этом используется полноразмерный макет космической станции.
- Космодром «Байконур». Основан в 1955-м году на территории в 6717 км² около города Казалы, Казахстан. На данный момент арендуется Россией (до 2050-го года) и является лидером по числу запусков – 18 ракет-носителей за 2015-й год, в то время как Мыс Канаверал отстает на один запуск, а космодром Куру (ЕКА, Франция) насчитывает 12 запусков за год. Содержание космодрома включает две суммы: аренда – 115 млн долларов, поддержание рабочего состояния — 1,5 млрд долларов.
- Космодром «Восточный» начал создаваться в 2011-м году в Амурской области, около города Циолковский. Помимо создания второго «Байконура» на территории России, «Восточный» предназначен также для проведения коммерческих полетов. Космодром расположен неподалеку от развитых железнодорожных узлов, автомагистралей, а также аэродромов. Кроме того, в связи с удачным расположением «Восточного», отделяющиеся части ракет-носителей будут падать в малонаселенных районах или вовсе в нейтральных водах. Стоимость создания космодрома будет составлять около 300 млрд рублей, на 2016-й год потрачена треть этой суммы. 28-го апреля 2016-го года произошел первый запуск ракеты, которая вывела три спутника на орбиту Земли. Запуск пилотируемого корабля запланирован на 2023-й год.
- Космодром «Плесецк». Основан в 1957-м году около города Мирный, Архангельская область. Занимает 176 200 гектаров. «Плесецк» предназначен для проведения запусков стратегических оборонных комплексов, непилотируемых космических научных и коммерческих аппаратов. Первый запуск с космодрома состоялся 17-го марта 1966-го года, когда стартовала ракета-носитель «Восток-2», со спутником «Космос-112» на борту. В 2014-м году произошел запуск новейшей ракеты-носителя под названием «Ангара».
Запуск с космодрома «Байконур»
Хронология развития отечественной космонавтики
Развитие отечественной космонавтики берет свое начало в 1946-м году, когда было основано Опытноконструкторское бюро №1, цель которого – разработка баллистических ракет, ракет-носителей, а также спутников. В 1956-1957-м годах трудами бюро была спроектирована ракета-носитель межконтинентальная баллистическая ракета Р-7, при помощи которой 4 октября 1957 года на орбиту Земли был выведен первый искусственный спутник «Спутник-1». Запуск состоялся на научно-исследовательском полигоне «Тюра-Там», который был разработан специально для этой цели, и который позже будет назван «Байконур».
3-го ноября 1957-го года произошел запуск второго спутника, на этот раз с живым существом на борту – собакой по имени Лайка.
Лайка — первое живое существо на орбите земли
С 1958-го года начались запуски межпланетных компактных станций для изучения , в рамках одноименной программы. 12-го сентября 1959-го года впервые человеческий космический аппарат («Луна-2») достиг поверхности другого космического тела – Луны. К сожалению, «Луна-2» упал на поверхность Луны со скоростью в 12000 км/ч, в результате чего конструкция мгновенно перешла в газовое состояние. В 1959-м году «Луна-3» получил снимки обратной стороны Луны, что позволило СССР дать наименования большинству ее элементов ландшафта.
История развития космонавтики
Чтобы оценить вклад того или иного человека в развитие какой-то области знаний, надо проследить историю развития этой области и попытаться усмотреть прямое или косвенное влияние идей и трудов этого человека на процесс достижения новых знаний и новых успехов. Рассмотрим историю развития ракетной техники и вытекающей из нее истории ракетно-космической техники.
Зарождение ракетной техники
Если говорить про саму идею реактивного движения и первую ракету, то эта идея, и ее воплощение родились в Китае примерно во 2 веке н.э. Движущей силой ракеты был порох. Китайцы сначала использовали это изобретение для развлечений - китайцы до сих пор являются лидерами в производстве фейерверков. А затем поставили эту идею на вооружение, в прямом смысле слова: такой "фейерверк" привязанный к стреле увеличивал дальность ее полета примерно на 100 метров (что было одной третью от всей длины полета), а при попадании цель зажигалась. Было и более грозное оружие на том же принципе - "копья яростного огня".
В таком примитивном виде реактивные ракеты просуществовали до 19 века. Только в конце 19-го века стали предприниматься попытки математически объяснить реактивное движение и создать серьезное вооружение. В России одним из первых этим вопросом занялся Николай Иванович Тихомиров в 1894 году 32 . Тихомиров предлагал использовать в качестве движущей силы реакцию газов, получающихся при сгорании взрывчатых веществ либо легко воспламеняющихся жидких горючих в сочетании с эжектируемой окружающей средой. Тихомиров стал заниматься этими вопросами позже Циолковского, но в смысле реализации продвинулся намного дальше, т.к. он мыслил более приземлено. В 1912 году он представил морскому министерству проект реактивного снаряда. В 1915 подал прошение о выдаче привилегии на новый тип "самодвижущихся мин" для воды и воздуха. Изобретение Тихомирова получило положительную оценку экспертной комиссии под председательством Н. Е. Жуковского. В 1921 по предложению Тихомирова в Москве была создана лаборатория для разработки его изобретений, получившая впоследствии (после перевода в Ленинград) наименование Газодинамической лаборатории (ГДЛ). Вскоре после основания деятельность ГДЛ сосредоточилась на создании ракетных снарядов на бездымном порохе.
Параллельно с Тихомировым над ракетами на твердом топливе трудился бывший полковник царской армии Иван Граве 33 . В 1926 году он получил патент на ракету, которая в качестве топлива использовала особый состав дымного пороха. Он стал пробивать свою идею, писал даже в ЦК ВКП(б), но эти хлопоты завершились вполне типично для того времени: полковник царской армии Граве был арестован и осужден. Но И.Граве еще сыграет свою роль в развитии ракетной техники в СССР, и примет участие в разработке ракет для знаменитой "Катюши".
В 1928 году была запущена ракета, топливом для нее служил порох Тихомирова. В 1930 году на имя Тихомирова выдан патент на рецептуру такого пороха и технологию изготовления шашек из него.
Американский гений
За рубежом проблемой реактивного движения одним из первых занялся американский ученый Роберт Хитчингс Годдард 34 . Годдард в 1907 году пишет статью "О возможности перемещения в межпланетном пространстве", которая по духу очень близка работе Циолковского "Исследование мировых пространств реактивными приборами", правда Годдард пока ограничивается только качественными оценками и никаких формул не выводит. Годдарду тогда было 25 лет. В 1914 году Годдард получает патенты США на конструкцию составной ракеты с коническими соплами и ракеты с непрерывным горением в двух вариантах: с последовательной подачей в камеру сгорания пороховых зарядов и с насосной подачей двухкомпонентного жидкого топлива. С 1917 года Годдард ведет конструкторские разработки в области твёрдотопливных ракет различного типа, в том числе, многозарядной ракеты импульсного горения. С 1921 Годдард переходит к экспериментам с жидкостными ракетными двигателями (окислитель - жидкий кислород, горючее - различные углеводороды). Именно эти ракеты на жидком топливе стали первыми прародителями космических ракет-носителей. В своих теоретических работах он не раз отмечал преимущества жидкостных ракетных двигателей. 16 марта 1926 года Годдард проводит успешный запуск простейшей ракеты с вытеснительной подачей (топливо - бензин, окислитель - жидкий кислород). Стартовый вес - 4.2 кг, достигнутая высота - 12.5 м, дальность полёта - 56 м. Годдарду принадлежит первенство в запуске ракеты на жидком топливе.
Роберт Годдард был человеком трудного, сложного характера. Он предпочитал работать скрытно, в узком кругу доверенных людей, слепо ему подчинявшихся. По словам одного из его американских коллег, "Годдард считал ракеты своим частным заповедником, и тех, кто так же работал над этим вопросом, рассматривал как браконьеров… Такое его отношение привело к тому, что он отказался от научной традиции сообщать о своих результатах через научные журналы... " 35 . Можно добавить: и не только через научные журналы. Весьма характерен ответ Годдарда от 16 августа 1924 года советским энтузиастам исследования проблемы межпланетных полетов, которые искренне желали, установить научные связи с американскими коллегами. Ответ совсем короткий, но в нем весь характер Годдарда:
"Университет Кларка, Уорчестер, Массачузетс, отделение физики. Господину Лейтейзену, секретарю общества по исследованию межпланетных связей. Москва, Россия.
Уважаемый сэр! Я рад узнать, что в России создано общество по исследованию межпланетных связей, и я буду рад сотрудничать в этой работе в. пределах возможного. Однако печатный материал, касающийся проводимой сейчас работы или экспериментальных полетов, отсутствует. Благодарю за ознакомление меня с материалами. Искренне ваш, директор физической лаборатории Р.Х. Годдард " 36 .
Интересным выглядит отношение Циолковского к сотрудничеству с зарубежными учеными. Приведем отрывок из его письма к советской молодежи, опубликованного в "Комсомольской правде" в 1934 г.:
"В 1932 году крупнейшее капиталистическое Общество металлических дирижаблей прислало мне письмо. Просили дать подробные сведения о моих металлических дирижаблях. Я не ответил на заданные вопросы. Я считаю свои знания достоянием СССР " 37 .
Таким образом, можно сделать вывод, что ни с той, ни с другой стороны не было никакого желания сотрудничать. Ученые очень ревностно относились к своей работе.
Споры о приоритете
Теоретики и практики ракетной техники в то время были совершенно разобщены. Это были те самые "... не связанные друг с другом исследования и опыты многих отдельных ученых, атакующих неизвестную область вразброд, подобно орде кочевых всадников", о которых, применительно, правда, к электричеству, писал Ф. Энгельс в "Диалектике природы". Роберт Годдард очень долгое время ничего не знал о трудах Циолковского, равно как и Герман Оберт, работавший с жидкостными ракетными двигателями и ракетами в Германии. Столь же одинок был во Франции один из пионеров космонавтики, инженер и летчик Робер Эсно-Пельтри, будущий автор двухтомного труда «Астронавтика».
Разделенные пространствами и границами, не скоро узнают они друг о друге. 24 октября 1929 года Оберт раздобудет, наверное, единственную во всем городке Медиаше пишущую машинку с русским шрифтом и отправит в Калугу письмо Циолковскому. "Я, разумеется, самый последний, кто стал бы оспаривать Ваше первенство и Ваши заслуги по делу ракет, и я только сожалею, что не раньше 1925 г. услышал о Вас. Я был бы, наверное, в моих собственных работах сегодня гораздо дальше и обошелся бы без тех многих напрасных трудов, зная ваши превосходные работы ",- открыто и честно писал Оберт. А ведь нелегко написать так, когда тебе 35 лет и ты всегда считал себя первым. 38
В фундаментальном докладе, посвященном космонавтике, француз Эсно-Пельтри ни разу не упомянул Циолковского. Популяризатор науки писатель Я.И. Перельман, прочитав работу Эсно-Пельтри, написал Циолковскому в Калугу: "Есть ссылка на Лоренца, Годдарда, Оберта, Гомана, Валье,- но ссылок на вас я не заметил. Похоже, что автор с Вашими трудами не знаком. Обидно! " Через некоторое время газета «Юманите» довольно категорически напишет: "Циолковского по справедливости следует признать отцом научной астронавтики ". Получается как-то неловко. Эсно-Пельтри пытается все объяснить: "...я предпринял все усилия для того, чтобы получить их (работы Циолковского.- Я.Г.). Для меня оказалось невозможным получить хотя бы маленький документ до моих докладов 1912 года ". Улавливается некоторое раздражение, когда он пишет, что в 1928 году получил "от профессора С. И. Чижевского заявление с требованием подтвердить приоритет Циолковского". "Мне думается, я полностью удовлетворил его ",- пишет Эсно-Пельтри. 39
Американец Годдард за всю жизнь ни в одной из своих книг, ни в статьях никогда не называл Циолковского, хотя получал его калужские книги. Впрочем, этот трудный человек вообще редко ссылался на чужие работы.
Нацистский гений
23 марта 1912 года в Германии родился Вернер фон Браун - будущий создатель ракеты ФАУ-2. Его ракетная карьера началась с чтения научно-популярной литературы и наблюдения за небом. Позже он вспоминал: "Это была цель, которой можно было посвятить всю жизнь! Не только наблюдать планеты в телескоп, но и самому прорваться во Вселенную, исследовать таинственные миры " 40 . Серьезный не по годам мальчик зачитывался книгой Оберта о полетах в космос, несколько раз смотрел фильм Фрица Ланга "Девушка на Луне", а в 15 лет вступил в общество космических путешествий, где познакомился с настоящими специалистами-ракетчиками.
Семья Браунов была помешана на войне. Среди мужчин дома фон Браунов только и шли разговоры, что об оружии и войне. Эта семья, по-видимому, была не лишена того комплекса, который был присущ многим немцам после поражения в Первой Мировой войне. В 1933 году в Германии к власти пришли нацисты. Барон и истинный ариец Вернер фон Браун со своими идеями реактивных ракет пришелся ко двору новому руководству страны. Он вступил в СС, и стал быстро подниматься по карьерной лестнице. На его исследования власти выделяли огромные деньги. Страна готовилась к войне, и фюреру было очень нужно новое оружие. О полетах в космос Вернеру фон Брауну приходится забыть на долгие годы. 41
В конце 1934 года фон Браун и Ридель запустили с острова Боркум две ракеты A-2, прозванные "Макс и Мориц" по имени популярных комиков. Ракеты взлетели на полторы мили - это был успех! В 1936 году на остове Узедом в Балтийском море, недалеко от родовых владений фон Браунов, началось строительство сверхсовременной военной базы Пенемюнде. В конце 1937 года в Пенемюнде ракетчикам удалось создать 15-метровую ракету А-4, которая могла перенести тонну взрывчатки на 200 километров. Это была первая в истории современная боевая ракета. Ее прозвали "Фау" - от первой буквы немецкого слова Vergeltungswaffee (что переводится как "оружие возмездия"). Летом 1943 года на побережье Франции выстроили бетонные бункеры для запуска ракет. Гитлер требовал к концу года засыпать ими Лондон. Карты спутала работа английской разведки. Фон Браун был мастером маскировки, и долгое время самолеты союзников просто не залетали в прибалтийские дюны. Однако в июле 1943 году польские партизаны сумели достать и переправить в Лондон чертежи "Фау" и план ракетной базы. Через неделю в Пенемюнде прилетели 600 английских "летающих крепостей". В огненной буре погибли 735 человек и все готовые ракеты. Производство ракет было перенесено в известковые горы Гарца, где в подземном лагере Дора работали тысячи заключенных. Через год в 1944 году союзники высадились во Франции и захватили площадки запуска "Фау". Пришло время фон Брауна, ведь его ракеты летели дальше и вполне могли запускаться с территории Голландии или даже самой Германии. Еще в ноябре 1943 года "Фау-2" испробовали на польских селах, из которых для конспирации не выселили жителей. Ракеты не попали в цель, но немцы утешали себя тем, что в такую большую цель, как Лондон, попасть легче. И попадали - с сентября 1944 по март 1945-го по Лондону и Антверпену выпустили 4300 ракет "Фау-2", которые убили 13029 человек. 42
Но было уже поздно. Это была агония нацистской власти. В январе 1945 года к Пенемюнде подступили советские войска. 4 апреля охранники покинули Дору, расстреляв перед этим 30 тысяч узников. Фон Браун укрылся на альпийском лыжном курорте, где 10 мая 1945 года появились американцы. Его, штурмбанфюрера СС, запросто могли расстрелять или взять под арест. Даже его будущий начальник генерал Медарис, штурмовавший в рядах союзников Берлин, позднее признался, что, попадись ему Браун в 1945-м, он бы не задумываясь его повесил. Но Браун попал в руки совсем других людей - специальных агентов американской миссии "Paper-Clip" ("скрепка"), занимавшейся поиском немецких ракетчиков. "Ракетного барона" со всеми почестями переправили за океан как особо ценный груз. 43
Под руководством барона фон Бауна американские инженеры колдовали над вывезенными из Германии "Фау-2". Уже в 1945 году компания "Конвейер" изготовила ракету МХ-774, где вместо одного мотора "Фау" было установлено четыре. В 1951-м лаборатория фон Брауна разработала баллистические ракеты "Редстоун" и "Атлас", которые могли нести ядерные заряды. В 1955 году Вернер фон Браун становится гражданином США, о нем стало разрешено писать в прессе.
4 октября 1957 года в небо взмыл первый советский спутник, что сильно подорвало престиж американцев. Американский "Эксплорер" был запущен лишь 119 дней спустя, а советские лидеры уже намекали на скорый полет человека в космос. Так началась космическая гонка. Запуск ракет в США перешел из единоличного ведения Пентагона в руки государственного агентства НАСА. При нем был создан космический центр имени Джона Маршалла в Хантсвилле под научным руководством Вернера фон Брауна. Теперь у Брауна было еще больше денег и людей, чем в Пенемюнде, и он смог наконец осуществить давнюю мечту о космических полетах.
Первую ракету-носитель "Атлас" в последствии сменила более мощная "Титан", а потом и "Сатурн". Именно последняя 16 июля 1969 года доставила на Луну "Аполлон-11", и весь мир, затаив дыхание, наблюдал первые шаги Нейла Армстронга и американский флаг на Луне. Программу "Аполлон", как и предыдущие космические полеты, разрабатывал Вернер фон Браун. Вершины своей карьеры Браун достиг в 1972 году - он стал заместителем директора НАСА и начальником космодрома на мысе Канаверал. Нацистский гений Вернер фон Браун прожил 65 лет полной, богатой, и в смысле денег и в смысле впечатлений, счастливой жизни. Он был счастлив и в работе и в личной жизни.
Советский гений
Вернемся опять в прошлое, в СССР. 12 января 1907 года в г. Житомире в семье учителя русской словесности П.Я. Королева рождается сын - Сергей Павлович Королев 44 . Королев с детства стал увлекаться самолетами и аэропланами. Однако его особенно увлекали полеты в стратосфере и принципы реактивного движения. В сентябре 1931 г. С.П. Королев в возрасте 24 лет, и талантливый энтузиаст в области ракетных двигателей Ф.А.Цандер, которому тогда было уже 44 года, добиваются создания в Москве с помощью Осоавиахима - Группы изучения реактивного движения (ГИРД): В апреле 1932 г. она становится по существу государственной научно-конструкторской лабораторией по разработке ракетных летательных аппаратов, в которой создаются и запускаются первые отечественные жидкостные баллистические ракеты (БР) ГИРД-09 и ГИРД-10.
В 1933 г. на базе московской ГИРД и ленинградской Газодинамической лаборатории (ГДЛ) основывается Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ) под руководством И.Т. Клейменова. С.П. Королев назначается его заместителем. Работы в институте велись по двум направлениям. Реактивные снаряды разрабатывались отделом, которым руководил Г. Лангемак. В состав этого отдела и вошли И. Граве и сотрудники Тихомирова. Именно этим людям и этому отделу Красная армия должна быть благодарна за создание знаменитой "Катюши" 45 . Второй отдел РНИИ разрабатывал дальнобойные ракеты на жидком топливе. В нем работали Сергей Королев и Валентин Глушко. Однако расхождения во взглядах с руководителями ГДЛ на перспективы развития ракетной техники заставляют С.П. Королева перейти на творческую инженерную работу, и ему как начальнику отдела ракетных летательных аппаратов в 1936 г. удалось довести до испытаний крылатые ракеты: зенитную - 217 с пороховым ракетным двигателем и дальнобойную-212 с жидкостным ракетным двигателем. 46
В конце тридцатых годов государственная репрессивная машина не обошла стороной молодого конструктора. По ложному обвинению С. П. Королев был арестован, и 27 сентября 1938 г. осужден на 10 лет заключения в исправительно-трудовых лагерях строгого режима и отправлен на Колыму
В 1939 новое руководство НКВД решило организовать конструкторские бюро, в которых должны были трудиться заключенные специалисты. В одно из таких бюро, возглавляемое А.Н. Туполевым, тоже заключенным, и был направлен Королев. Этот коллектив занимался проектированием и созданием пикирующего бомбардировщика Ту-2. Вскоре после начала войны Особое техническое бюро Туполева эвакуировали в Омск. В Омске Королев узнал, что в Казани аналогичное бюро занимается ракетными ускорителями для бомбардировщика Пе-2 под руководством бывшего сотрудника НИИ-3 Глушко. Королев добился перевода в Казань, где стал заместителем Глушко. В эти же годы он начал самостоятельно разрабатывать проект нового аппарата - ракеты для полетов в стратосферу. 27 июля 1944 по указу Президиума Верховного Совета СССР Королев и ряд других сотрудников режимного КБ были досрочно освобождены со снятием судимости.
После окончания войны во второй половине 1945 года Королев в числе других специалистов был командирован в Германию для изучения немецкой техники. Особый интерес для него представляла немецкая ракета V-2 (Фау-2), обладавшая дальностью полета около 300 км при стартовой массе около 13 т.
13 мая 1946 г. было принято решение о создании в СССР отрасли по разработке и производству ракетного вооружения с жидкостными ракетными двигателями. В соответствии с этим же постановлением предусматривалось объединение всех групп советских инженеров по изучению немецкого ракетного вооружения Фау-2, работавших с 1945 г. в Германии, в единый научно-исследовательский институт "Нордхаузен", директором которого был назначен генеоал-майор Л.М. Гайдуков, а главным инженером-техническим руководителем - С.П. Королев. 47
Параллельно с изучением и испытаниями ракеты V-2 Королев, назначенный главным конструктором баллистических ракет, с группой сотрудников разработал ракету на жидком топливе Р-1; в мае 1949 г. состоялось несколько пусков геофизических ракет такого типа. В те же годы были разработаны ракеты Р-2, Р-5 и Р-11. Все они были приняты на вооружение и имели научные модификации. В середине 1950-х годов в КБ Королева была создана знаменитая Р-7 - двухступенчатая ракета, которая обеспечила достижение первой космической скорости и возможность вывода на околоземную орбиту летательных аппаратов массой в несколько тонн. Эта ракета (с ее помощью были выведены на орбиту первые три спутника) затем была модифицирована и превращена в трехступенчатую (для вывода «лунников» и полетов с человеком). Первый спутник был запущен 4 октября 1957, через месяц - второй, с собакой Лайкой на борту, а 15 мая 1958 - третий, с большим количеством научной аппаратуры. С 1959 Королев руководил программой исследований Луны. В рамках этой программы к Луне было направлено несколько космических аппаратов, в том числе аппаратов с мягкой посадкой, а 12 апреля 1961 осуществлен первый полет человека в космос. При жизни Королева на его космических кораблях в космосе побывало еще десять советских космонавтов, был осуществлен выход человека в открытый космос (А.А. Леонов 18 марта 1965 на КК «Восход-2»). Королевым и группой координируемых им организаций были созданы космические аппараты серий «Венера», «Марс», «Зонд», искусственные спутники Земли серий «Электрон», «Молния-1», «Космос», разработан космический корабль «Союз».
Итак, можно отметить следующие основные исторические вехи развития ракетной и космической техники и их основные фигуры. Прародителями жидкотопливных ракет были твердотопливные ракеты на порохе. Идея создания таких ракет уходит далеко в древность, поэтому все исследователи из разных стран начали эти разработки независимо друг от друга в конце 19-го века. Но вот первая идея перейти от твердотопливной ракеты, к жидкотопливной принадлежит Циолковскому. Позже Циолковского американец Годдард независимо ни от кого, сам доходит до этой идеи и первый воплощает ее в жизнь. В 30-х годах XX в. почти одновременно в СССР и Германии ведутся разработки баллистических ракет на жидком топливе. Германский гений барона Вернера фон Брауна оказывается успешнее или скорее удачливее, советского Сергея Королева, которому советские власти мешали, а фон Брауну германские всецело помогали. 30-е годы XX в. - это прорыв в ракетно-космической отрасли. После Второй Мировой войны ракеты ФАУ-2 Вернера фон Брауна становятся основой создания советских и американских баллистических ракет. Из этих разработок вырастают многоступенчатые космические ракеты-носители. Эти послевоенные успехи становятся вторым главным прорывом в космонавтике.
Список литературы
1. "Энциклопедия КОСМОНАВТИКА", М.: "Советская энциклопедия", 1985, с. 398
2. М. Штейнберг "Красивое имя, наводящее страх", Независимая газета, 17.06.2005
3. И.Н. Бубнов "Роберт Годдард", М.:"Наука", 1978
4. Я.К. Голованов "Королев и Циолковский". РГАНТД. Ф.211 оп.4 д.150, с. 4-5
5. "Мы - наследники Циолковского", Комсомольская правда, 17.09.1947
6. Я.К. Голованов "Дорога на космодром", М.: Дет. лит., 1982
7. В.Эрлихман, "Доктор Вернер. Молчание ягнят", Профиль N.10, 1998
8. "Сергей Павлович Королёв. К 90-летию со дня рождения." Редколлегия журнала "Ракетостроение и Космонавтика", ЦНИИмаш
9. М.Штейнберг "Красивое имя, наводящее страх", Независимая газета, 17.06.2005
10. "Сергей Павлович Королёв. К 90-летию со дня рождения." Редколлегия журнала "Ракетостроение и Космонавтика", ЦНИИмаш
