Космический летательный аппарат
Космический аппарат (КА) — техническое устройство, используемое для выполнения разнообразных задач в космическом пространстве, а также проведения исследовательских и иного рода работ на поверхности различных небесных тел. Средствами доставки космических аппаратов на орбиту служат ракеты-носители или самолёты.
Космические аппараты, одной из основных задач которых является транспортировка людей или оборудования в верхней части земной атмосферы — так называемом, ближнем космосе, также называют «Космическими летательными аппаратами» (КЛА).
Области использования космических аппаратов обуславливают их разделение по следующим группам:
- суборбитальные КА;
- околоземные орбитальные КА, движущиеся по геоцентрическим орбитам искусственных спутников Земли;
- межпланетные (экспедиционные) КА;
- напланетные КА.
Также принято различать автоматические и пилотируемые космические аппараты. К пилотируемым космическим аппаратам, в частности относят все виды пилотируемых космических кораблей и орбитальных космических станций. (Несмотря на то, что современные орбитальные станции совершают свой полёт в области ближнего космоса, и формально могут называться «Космическими летательными аппаратами», в сложившейся традиции, их называют «Космическими аппаратами».)
Название «Космический летательный аппарат» иногда также используется для обозначения активных (то есть маневрирующих) искусственных спутников Земли, с целью подчёркивания их отличий от пассивных спутников. В большинстве же случаев значения терминов «Космический летательный аппарат» и «Космический аппарат» синономиничны и взаимозаменяемы.
В активно исследуемых в последнее время проектах создания гиперзвуковых летательных аппаратов часто используют ещё одно похожее название «Воздушно-космические аппараты» (ВКА), обозначая, таким образом, средства предназначенные для выполнения управляемого полёта, как в безвоздушном космическом пространстве, так и в плотной атмосфере Земли.
В 2005 году состоялось 55 запусков космических аппаратов (самих аппаратов было больше, так как за один запуск может выводится несколько аппаратов). На долю России пришлось 26 запусков. Число коммерческих запусков составило 18.
Содержание
Классификация космических аппаратов
Различают следующие классы космических аппаратов:
- искусственные спутники Земли: — автоматические аппараты, выполняющие разнообразные задачи на орбитеЗемли;
- автоматические межпланетные станции (космические зонды), применяемые для изучения дальнего космоса;
- автоматические или пилотируемые космические корабли, используемые для доставки грузов и человека на околоземную орбиту (а в будущем, — и на орбиты других планет) и их возвращения;
- орбитальные станции: — пилотируемые аппараты, предназначенные для долговременного пребывания и работы людей на орбите Земли либо другой планеты;
- орбитальные аппараты — беспилотный аппарат для исследования планеты с ее орбиты;
- спускаемые аппараты — предназначенные для доставки людей и/или аппаратуры с околопланетной орбиты или межпланетной траектории на поверхность планеты с мягкой посадкой;
- планетоходы: — автоматические лабораторные комплексы или транспортные средства, предназначенные для перемещения по поверхностям планет и других небесных тел.
Космические аппараты предназначены для выполнения широчайшего спектра научных, народно-хозяйственных, военных и другого рода задач, часть из которых перечислена в следующем списке:
- Исследование Земли: — спутники дистанционного зондирования Земли;
- Метеорология: — метеорологические спутники;
- Навигация: — навигационные спутники;
- Планетные и межпланетные исследования — автоматические межпланетные станции, планетоходы;
- Телекоммуникации и связь: — телекоммуникационные спутники;
- Обеспечение жизнедеятельности человека в космическом пространстве — пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;
- Космический туризм — пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;
- Разведка и военные эксперименты — разведывательные спутники, военные спутники, пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;
В силу специфики выполняемых задач космические аппараты могут оснащаться различными двигательными установками на основе ракетных двигателей, к которым относятся как традиционные реактивные двигатели, так и перспективные (солнечный парус, использующий давление солнечного света и так называемый «солнечный ветер»;ионные, ядерные, термоядерные, и т. п.).
Пилотируемый космический аппарат, космический корабль Союз, с членами экипажа МКС на борту
Источник
Космические летательные аппараты
Первые спутники
Для совершения межпланетных странствий всвое время понадобилось создание мощных, современных ипрочных машин, которые моглибы преодолеть нетолько силу притяжения нашей планеты, ноиразличные неблагоприятные условия окружающей среды межпланетного пространства. Для преодоления силы притяжения нашей планеты летательному аппарату требуется скорость свыше одиннадцати километров всекунду. Преодолевая силы притяжения Земли, действующие нанего вполете, аппарат выходит воткрытый космос— межпланетное пространство.
Ноздесь космос только начинается. Далее нужно преодолеть силу притяжения Солнца ивыйти из-под его «власти», для этого понадобится средняя скорость движения свыше шестнадцати километров всекунду. Так летательный аппарат выходит иззоны влияния Солнца ипопадает вмежзвездное пространство. Однако иэто непредел, ибо размеры космоса безграничны, как безграничны размеры человеческого сознания. Чтобы продвинутся дальше, аименно выйти вмежгалактическое пространство, нужно развить скорость свыше пятисот километров всекунду.
Первым спутником нашей планеты стал «Спутник-1», запущенный Советским Союзом сцелью изучения космического пространства вокруг Земли. Это был прорыв всфере изучения космоса. Благодаря запуску первого спутника была подробно изучена собственная атмосфера Земли, атакже окружающее еекосмическое пространство. Самым быстрым исамым далеким космическим аппаратом поотношению кнашей планете насегодняшний день является спутник «Вояджер-1». Онисследует Солнечную систему иееокрестности уже сорок лет. Заэти сорок лет были собраны бесценные данные, которые могут послужить хорошим плацдармом для научных открытий будущего.
Одним изприоритетных направлений науки всфере изучения космоса является исследование Марса. Что касается полета наэту планету, топока такая идея остается лишь набумаге, хотя работы веенаправлении ведутся. Путем проб иошибок, анализа отказов космических летательных аппаратов ученые пытаются найти максимально комфортный вариант полета наМарс. Еще очень важно, чтобы внутри корабля для экипажа были созданы самые безопасные условия. Одной изглавных проблем сегодня является электризация космического корабля вовремя высоких скоростных режимов, что создает опасность возгорания. Новсе равно, даже несмотря наэто, жажда человека кпознанию космоса неугасаема. Обэтом говорит огромный список межпланетных путешествий, осуществленных насегодняшний день.
Запуски космических аппаратов в 2017 году
Список запусков космических аппаратов в году весьма велик. Лидером всписке запусков космических аппаратов,конечно, является Америка, как флагман научных исследований вобласти изучения космоса, однако идругие страны также неотстают. Истатистика запусков положительна, завесь год неудачных запусков было всего лишь три.
Исследование Луны космическими аппаратами
Конечноже, самым привлекательным объектом исследований человека всегда была Луна. В1969 году человек впервые ступил наповерхность Луны. Ученые, которые занимались изучением планеты Меркурий, утверждают, что Луна иМеркурий похожи пофизическим характеристикам. Снимок, сделанный космическим аппаратом сорбиты Сатурна, показывает, что Луна выглядит как светлая точка посреди безграничного мрака космоса.
Космические аппараты России
Большая часть нынешних космических аппаратов России— это советские летательные аппараты многоразового использования, которые были запущены вкосмос еще вовремена СССР. Однако исовременные летательные аппараты вРоссии также добиваются успеха висследования космического пространства. Российские ученые планируют множество полетов кповерхности Луны, Марса иЮпитера. Наибольший вклад визучение Венеры, Луны иМарса совершили советские научно-исследовательские станции содноименными названиями. Ими совершено великое множество полетов, результатами которых стали бесценные фото ивидеоматериалы, замеры температуры, давления, изучение атмосферы этих планет итд.
Классификация космических аппаратов
Попринципу работы испециализации космические аппараты делятсяна:
- искусственные спутники планет;
- космические станции для межпланетных исследований;
- планетоходы;
- космические корабли;
- орбитальные станции.
Спутники земли, орбитальные станции икосмические корабли предназначены для исследований Земли ипланет солнечной системы. Космические станции предназначены для исследований запределами Солнечной системы.
Спускаемый аппарат космического корабля «Союз»
«Союз»— это пилотируемый космический корабль снаучной аппаратурой наборту, бортовой аппаратурой, возможностью связи между космическим аппаратом иземлей, наличием энергопреобразующей аппаратуры, телеметрической системой, системой ориентации истабилизации имногими другими системами иприборами для проведения научно-исследовательской работы ижизнеобеспечения экипажа. Спускаемый аппарат корабля «Союз» имеет внушительный вес— от2800 до2900кг взависимости отмарки корабля. Один изминусов корабля— высокая вероятность выхода изстроя радиосвязи инераскрытые панели солнечных батарей. Ноэто исправили вболее поздних версиях корабля.
История космических аппаратов серии «Ресурс-Ф»
История серии «Ресурса» берет свое началов 1979году. Это серия космических аппаратов для ведения фото ивидео съемки вкосмическом пространстве, атакже для картографических исследований поверхности Земли. Информация, получаемая спомощью космических аппаратов серии «Ресурс-Ф», применяется вкартографии, геодезии, атакже для контроля сейсмической активности коры Земли.
Малые космические аппараты
Искусственные спутники, имеющие небольшие размеры, рассчитаны нарешение простейших задач. Отом, как они используются икакую роль играют визучении космоса иповерхности земли известно немало. Восновном ихзадача— мониторинг иисследования поверхности Земли. Классификация малых спутников зависит отихмассы. Разделяют:
- миниспутники;
- микроспутники;
- наноспутники;
- пикоспутники;
- фемтоспутники.
Взависимости отразмера имассы спутника определяется его задача, нотак или иначе все спутники данной серии исполняют задачи поисследованиям поверхности Земли.
Электроракетный двигатель для космических аппаратов
Суть работы электродвигателя впреобразовании электрической энергии вкинетическую. Электроракетные двигатели делятсяна: электростатические, электротермические, электромагнитные, магнитодинамические, импульсные, ионные. Ядерный электродвигатель открывает возможности полета кдалеким звездам ипланетам засчет своей мощности. Двигательная установка преобразует энергию вмеханическую, что позволяет развить скорость, необходимую для преодоления силы земного притяжения.
Проектирование космических аппаратов
Разработка систем космических аппаратов зависит от задач, которые наэти аппараты возлагаются. Ихдеятельность может охватывать весьма разные сферы деятельности— отнаучно-исследовательских дометеорологических ивоенно-разведывательных. Проектирование иснабжение аппаратов определенными системами ифункциями происходит взависимости отпоставленных перед ними задач.
Космический аппарат «Кассини»
Навесь мир известны имена этих разведчиков тайн Вселенной— «Юнона», «Метеор», «Розетта», Галилео«, «Феникс», «Пионер», «Юбилейный», «Dawn»(Доун), » Акацуки«, «Вояджер», «Магеллан», «Асе», «Тундра», «Буран», «Русь», «Улисс», «Нивелир-ЗУ«(14ф150), «Genesis», «Викинг», «Вега», «Луна-2», «Луна-3», «Soho», «Меридиан», «Стардаст», «Джемини-12», «Спектр-РГ» , «Горизонт», «Федерация», серия аппаратов «Ресурс-П» имногие другие, список можно продолжать бесконечно. Благодаря собранной ими информации, мыможем открывать все новые иновые горизонты.
Неменее качественный иуникальный космический аппарат «Cassini» был запущен вдалеком году идвадцать лет служил наблаго человечества. Его прерогатива— изучение далекого изагадочного «властелина колец» нашей Солнечной системы— Сатурна. Всентябре этого года аппарат завершил свою почетную миссию путеводной звезды человечестваи, как иположено падающей звезде, сгорел вполете дотла, некоснувшись родной Земли.
Источник
Журнал «Все о Космосе»
Космический аппарат (КА)
Космический аппарат (КА) — общее название технических устройств, используемых для выполнения разнообразных задач в космическом пространстве, а также проведения исследовательских и иного рода работ на поверхности различных небесных тел. Средствами доставки космических аппаратов на орбиту служат ракеты-носители или самолёты.
Космический аппарат, одной из основных задач которого является транспортировка людей или оборудования в верхней части земной атмосферы — так называемом, ближнем космосе, называют космическим кораблём (КК) или космическим летательным аппаратом (КЛА).
Области использования космических аппаратов обуславливают их разделение по следующим группам:
суборбитальные;
околоземные орбитальные, движущиеся по геоцентрическим орбитам искусственных спутников Земли;
межпланетные (экспедиционные);
напланетные.
Принято различать автоматические спутники (ИСЗ) Земли и пилотируемые космические аппараты. К пилотируемым космическим аппаратам, в частности относят все виды пилотируемых космических кораблей (КК) и орбитальных космических станций (ОС). (Несмотря на то, что современные орбитальные станции совершают свой полёт в области ближнего космоса, и формально могут называться «Космическими летательными аппаратами», в сложившейся традиции, их называют «Космическими аппаратами».)
Название «Космический летательный аппарат» иногда также используется для обозначения активных (то есть маневрирующих) ИСЗ, с целью подчёркивания их отличий от пассивных спутников. В большинстве же случаев значения терминов «Космический летательный аппарат» и «Космический аппарат» синонимичны и взаимозаменяемы.
В активно исследуемых в последнее время проектах создания орбитально-гиперзвуковых летательных аппаратов как частей авиационно-космических систем (АКС) часто используют ещё названия воздушно-космический аппарат (ВКА), обозначая космопланы и космолёты АКС, предназначенные для выполнения управляемого полёта, как в безвоздушном космическом пространстве, так и в плотной атмосфере Земли.
В то время как стран, имеющих ИСЗ — несколько десятков, наиболее сложные технологии автоматических возвращаемых и межпланетных КА освоили всего несколько стран — СССР/Россия, США, Китай, Япония, Индия, Европа/ESA. Пилотируемые КК имеют только первые три из них (кроме того, Япония и Европа имеют КА, посещаемые людьми на орбите, в виде модулей и грузовиков МКС). Также только первые три из них имеют технологии перехвата ИСЗ на орбите (хотя Япония и Европа близки к ней ввиду проведения стыковок).
В 2005 году состоялось 55 запусков космических аппаратов (самих аппаратов было больше, так как за один запуск может выводиться несколько аппаратов). На долю России пришлось 26 запусков. Число коммерческих запусков составило 18.
искусственные спутники Земли — общее название всех аппаратов, находящихся на геоцентрической орбите, то есть вращающихся вокруг Земли
автоматические межпланетные станции (космические зонды) — аппараты, осуществляющие перелёт между Землёй и другими космическими телами Солнечной системы; при этом они могут как выходить на орбиту вокруг изучаемого тела, так и исследовать их с пролётных траекторий, некоторые аппараты после этого направляются за пределы Солнечной системы
космические корабли, автоматические или пилотируемые, — используются для доставки грузов и человека на орбиту Земли; существуют планы полётов на орбиты других планет
орбитальные станции — аппараты, предназначенные для долговременного пребывания и работы людей на орбите Земли
спускаемые аппараты — используются для доставки людей и материалов с орбиты вокруг планеты или межпланетной траектории на поверхность планеты
планетоходы — автоматические лабораторные комплексы или транспортные средства, для перемещения по поверхности планеты и другого небесного тела
По наличию функции возвращения:
Возвращаемые — предусматривают возвращения людей и материалов на Землю, осуществляя мягкую либо жёсткую посадку
Невозвращаемые — при выработке ресурса обычно сходят с орбиты и сгорают в атмосфере
По выполняемым функциям выделяют следующие классы:
метеорологические
навигационные
спутники связи, телевещания, телекоммуникационные спутники
научно-исследовательские
геофизические
геодезические
астрономические
дистанционного зондирования Земли
разведывательные и военные спутники
другие
Многие космические аппараты выполняют сразу несколько функций.
Также по массовым характеристикам:
фемто- — до 100 г
пико- — до 1 кг
нано- — 1-10 кг
микро- — 10-100 кг
мини- — 100—500 кг
малые — 500—1000 кг
большие — более 1000 кг
В общем случае, в полёте космического аппарата выделяются участок выведения, участок орбитального полёта и участок посадки. На участке выведения космический аппарат должен приобрести необходимую космическую скорость в заданном направлении. Орбитальный участок характеризуется инерциальным движением аппарата в соответствии с законами небесной механики. Посадочный участок призван погасить скорость возвращающегося аппарата до допустимой посадочной скорости.
Космический аппарат состоит из нескольких составных частей, прежде всего — это целевая аппаратура, которая обеспечивает выполнение стоящей перед космическим аппаратом задачи. Помимо целевой аппаратуры обычно присутствует целый ряд служебных систем, которые обеспечивают длительное функционирование аппарата в условиях космического пространства, это: системы энергообеспечения, терморегуляции, радиационной защиты, управления движением, ориентации, аварийного спасения, посадки, управления, отделения от носителя, разделения и стыковки, бортового радиокомплекса, жизнеобеспечения. В зависимости от выполняемой космическим аппаратом функции отдельные из перечисленных служебных систем могут отсутствовать, например, спутники связи не имеют систем аварийного спасения, жизнеобеспечения.
Подавляющее большинство систем космического аппарата требуют электропитания, в качестве источника электроэнергии обычно используется связка из солнечных батарей и химических аккумуляторов. Реже используются иные источники, такие как топливные элементы, радиоизотопные батареи, ядерные реакторы, одноразовые гальванические элементы.
Космический аппарат непрерывно получает тепло от внутренних источников (приборы, агрегаты и т. д.) и от внешних: прямого солнечного излучения, отражённого от планеты излучения, собственного излучения планеты, трения об остатки атмосферы планеты на высоте аппарата. Также аппарат теряет тепло в виде излучения. Многие узлы космических аппаратов требовательны к температурному режиму, не терпят перегрева или переохлаждения. Поддержанием баланса между получаемой тепловой энергией и её отдачей, перераспределением тепловой энергией между конструкциями аппарата и таким образом обеспечением заданной температуры занимается система обеспечения теплового режима.
Система управления космического аппарата – осуществляет управление двигательной установкой аппарата с целью обеспечения ориентации аппарата, выполнения манёвров. Обычно имеет связи с целевой аппаратурой, другими служебными подсистемами с целью контроля и управления их состоянием. Как правило, способна обмениваться посредством бортового радиокомплекса с наземными службами управления.
Для обеспечения контроля состояния космического аппарата, управления, передачи информации с целевой аппаратуры требуется канал связи с наземным комплексом управления. В основном для этого используется радиосвязь. При большом удалении КА от Земли требуются остронаправленные антенны и системы их наведения.
Система жизнеобеспечения необходима для пилотируемых КА, а также для аппаратов, на борту которых осуществляются биологические эксперименты. Включает запасы необходимых веществ, а также системы регенерации и утилизации.
Система ориентации космического аппарата включает устройства определения текущей ориентации КА (солнечный датчик, звёздные датчики и т. п.) и исполнительные органы (двигатели ориентации и силовые гироскопы).
Двигательная установка космического аппарата позволяет менять скорость и направление движения КА. Обычно используется химический ракетный двигатель, но это могут быть и электрические, ядерные и другие двигатели; может применяться также солнечный парус.
Система аварийного спасения космического аппарата характерна для пилотируемых космических аппаратов, а также для аппаратов с ядерными реакторами (УС-А) и ядерными боезарядами (Р-36орб).
Источник