Космические полеты результат огромных усилий больших коллективов ученых конструкторов
Обновлено: 18.05.2024
100 лет назад отцы — основатели космонавтики вряд ли могли себе представить, что космические корабли будут выбрасывать на свалку после одного-единственного полета. Неудивительно, что первые проекты кораблей виделись многоразовыми и зачастую крылатыми. Долгое время — до самого начала пилотируемых полетов — они конкурировали на чертежных досках конструкторов с одноразовыми «Востоками» и «Меркуриями». Увы, большинство многоразовых кораблей так и остались проектами, а единственная система многократного применения, принятая в эксплуатацию (Space Shuttle), оказалась страшно дорогой и далеко не самой надежной. Почему так получилось?
Ракетостроение имеет в своей основе два источника — авиацию и артиллерию. Авиационное начало требовало многоразовости и крылатости, тогда как артиллерийское было склонно к одноразовому применению «ракетного снаряда». Боевые ракеты, из которых выросла практическая космонавтика, были, естественно, одноразовыми.
Когда дело дошло до практики, конструкторы столкнулись с целым комплексом проблем высокоскоростного полета, в числе которых — чрезвычайно высокие механические и тепловые нагрузки. Путем теоретических исследований, а также проб и ошибок инженеры смогли подобрать оптимальную форму боевой части и эффективные теплозащитные материалы. И когда на повестку дня встал вопрос о разработке реальных космических кораблей, проектанты оказались перед выбором концепции: строить космический «самолет» или аппарат капсульного типа, похожий на головную часть межконтинентальной баллистической ракеты? Поскольку космическая гонка шла в бешеном темпе, было выбрано наиболее простое решение — ведь в вопросах аэродинамики и конструкции капсула куда проще самолета.
Быстро выяснилось, что на техническом уровне тех лет сделать капсульный корабль многоразовым практически нереально. Баллистическая капсула входит в атмосферу с огромной скоростью, а ее поверхность может нагреваться до 2 500—3 000 градусов. Космический самолет, обладающий достаточно высоким аэродинамическим качеством, при спуске с орбиты испытывает почти вдвое меньшие температуры (1 300—1 600 градусов), но материалы, пригодные для его теплозащиты, в 1950—1960-е годы еще не были созданы. Единственной действенной теплозащитой была тогда заведомо одноразовая абляционная обмазка: вещество покрытия оплавлялось и испарялось с поверхности капсулы потоком набегающего газа, поглощая и унося при этом тепло, которое в противном случае вызвало бы недопустимый нагрев спускаемого аппарата.
Попытки разместить в единой капсуле все системы — двигательную установку с топливными баками, системы управления, жизнеобеспечения и энергопитания — вели к быстрому росту массы аппарата: чем больше размеры капсулы, тем больше масса теплозащитного покрытия (в качестве которой использовались, например, стеклотекстолиты, пропитанные фенольными смолами с довольно большой плотностью). Однако грузоподъемность тогдашних ракет-носителей была ограниченна. Решение было найдено в делении корабля на функциональные отсеки. «Сердце» системы обеспечения жизнедеятельности космонавта размещалось в относительно небольшой кабине-капсуле с тепловой защитой, а блоки остальных систем были вынесены в одноразовые отделяемые отсеки, естественно, не имевшие никакого теплозащитного покрытия. К такому решению конструкторов, как представляется, подталкивал и небольшой ресурс основных систем космической техники. Например, жидкостный ракетный двигатель «живет» несколько сотен секунд, а чтобы довести его ресурс до нескольких часов, нужно приложить очень большие усилия.
Предыстория многоразовых кораблей
Одним из первых технически проработанных проектов космического челнока был ракетоплан конструкции Ойгена Зенгера. В 1929 году он выбрал этот проект для докторской диссертации. По замыслу австрийского инженера, которому было всего 24 года, ракетоплан должен был выходить на околоземную орбиту, например, для обслуживания орбитальной станции, а затем возвращаться на Землю с помощью крыльев. В конце 1930-х — начале 1940-х годов в специально созданном закрытом научно-исследовательском институте он выполнил глубокую проработку ракетного самолета, известного как «антиподный бомбардировщик». К счастью, в Третьем рейхе проект реализован не был, но стал отправной точкой для многих послевоенных работ как на Западе, так и в СССР.
Так, в США, по инициативе В. Дорнбергера (руководителя программы V-2 в фашистской Германии), в начале 1950-х годов проектировался ракетный бомбардировщик Bomi, двухступенчатый вариант которого мог бы выходить на околоземную орбиту. В 1957 году американские военные начали работу над ракетопланом DynaSoar. Аппарат должен был выполнять особые миссии (инспекция спутников, разведывательно-ударные операции и др.) и в планирующем полете возвращаться на базу.
В СССР, еще до полета Юрия Гагарина, рассматривалось несколько вариантов крылатых пилотируемых аппаратов многоразового использования, таких как ВКА-23 (главный конструктор В.М. Мясищев), «136» (А.Н. Туполев), а также проект П.В. Цыбина, известный как «лапоток», разработанный по заказу С.П. Королева.
Во второй половине 1960-х годов в СССР в ОКБ А.И. Микояна, под руководством Г.Е. Лозино-Лозинского, велась работа над многоразовой авиационно-космической системой «Спираль», которая состояла из сверхзвукового самолета-разгонщика и орбитального самолета, выводимого на орбиту с помощью двухступенчатого ракетного ускорителя. Орбитальный самолет по размерности и назначению в общих чертах повторял DynaSoar, однако отличался формой и техническими деталями. Рассматривался и вариант запуска «Спирали» в космос с помощью ракеты-носителя «Союз».
Из-за недостаточного технического уровня тех лет ни один из многочисленных проектов многоразовых крылатых аппаратов 1950—1960 годов не вышел из стадии проектирования.
Первое воплощение
И все же идея многоразовости ракетно-космической техники оказалась живучей. К концу 1960-х годов в США и несколько позднее в СССР и Европе был накоплен изрядный задел в области гиперзвуковой аэродинамики, новых конструкционных и теплозащитных материалов. А теоретические исследования подкрепились экспериментами, в том числе полетами опытных летательных аппаратов, самым известным из которых был американский Х-15.
В 1969 году NASA заключило первые контракты с аэрокосмическими компаниями США на исследование облика перспективной многоразовой транспортной космической системы Space Shuttle (англ. — «космический челнок»). По прогнозам того времени, к началу 1980-х годов грузопоток «Земля-орбита-Земля» должен был составить до 800 тонн в год, и шаттлам предстояло ежегодно совершать 50— 60 полетов, доставляя на околоземную орбиту космические аппараты различного назначения, а также экипажи и грузы для орбитальных станций. Ожидалось, что стоимость выведения грузов на орбиту не превысит 1 000 долларов за килограмм. При этом от космического челнока требовалось умение возвращать с орбиты достаточно большие нагрузки, например дорогие многотонные спутники для ремонта на Земле. Надо отметить, что задача возврата грузов с орбиты в некоторых отношениях сложнее вывода их в космос. Например, на кораблях «Союз» космонавты, возвращаясь с Международной космической станции, могут взять менее сотни килограммов багажа.
В мае 1970 года, после анализа полученных предложений, NASA выбрало систему с двумя крылатыми ступенями и выдало контракты на дальнейшую проработку проекта фирмам North American Rockwell и McDonnel Douglas. При стартовой массе около 1 500 тонн она должна была выводить на низкую орбиту от 9 до 20 тонн полезного груза. Обе ступени предполагалось оснащать связками кислородно-водородных двигателей тягой по 180 тонн каждый. Однако в январе 1971 года требования были пересмотрены — выводимая масса выросла до 29,5 тонны, а стартовая— до 2 265 тонн. По расчетам, пуск системы стоил не более 5 миллионов долларов, но вот разработка оценивалась в 10 миллиардов долларов — больше, чем был готов выделить конгресс США (не будем забывать, что США вели в то время войну в Индокитае).
Перед NASA и фирмами-разработчиками встала задача — снизить стоимость проекта по крайней мере вдвое. В рамках полностью многоразовой концепции этого добиться не удалось: слишком сложно было разработать теплозащиту ступеней с объемистыми криогенными баками. Возникла идея сделать баки внешними, одноразовыми. Затем отказались и от крылатой первой ступени в пользу повторно используемых стартовых твердотопливных ускорителей. Конфигурация системы приобрела знакомый всем вид, а ее стоимость, около 5 миллиардов долларов, укладывалась в заданные пределы. Правда, затраты на запуск при этом выросли до 12 миллионов долларов, но это считалось вполне приемлемым. Как горько пошутил один из разработчиков, «челнок спроектировали бухгалтеры, а не инженеры».
Полномасштабная разработка Space Shuttle, порученная фирме North American Rockwell (позднее Rockwell International), началась в 1972 году. К моменту ввода системы в эксплуатацию (а первый полет «Колумбии» состоялся 12 апреля 1981 года — ровно через 20 лет после Гагарина) это был во всех отношениях технологический шедевр. Вот только затраты на его разработку превысили 12 миллиардов долларов. На сегодня стоимость одного пуска достигает и вовсе фантастических 500 миллионов долларов! Как же так? Ведь многоразовое в принципе должно быть дешевле одноразового (по крайней мере, в пересчете на один полет)?
Во-первых, не оправдались прогнозы по объемам грузопотока — он оказался на порядок меньше ожидавшегося. Во-вторых, компромисс между инженерами и финансистами не пошел на пользу эффективности челнока: стоимость ремонтно-восстановительных работ для ряда агрегатов и систем достигла половины стоимости их производства! Особенно дорого обходилось обслуживание уникальной керамической теплозащиты. Наконец, отказ от крылатой первой ступени привел к тому, что для повторного использования твердотопливных ускорителей пришлось организовывать дорогостоящие поисково-спасательные операции.
Кроме того, шаттл мог работать только в пилотируемом режиме, что существенно удорожало каждую миссию. Кабина с астронавтами не отделяется от корабля, из-за чего на некоторых участках полета любая серьезная авария чревата катастрофой с гибелью экипажа и потерей челнока. Это случилось уже дважды — с «Челленджером» (28 января 1986 года) и «Колумбией» (1 февраля 2003 года). Последняя катастрофа изменила отношение к программе Space Shuttle: после 2010 года «челноки» будут выведены из эксплуатации. На смену им придут «Орионы», внешне весьма напоминающие своего дедушку — корабль «Аполлон» — и обладающие многоразовой спасаемой капсулой экипажа.
Ежегодно 12 апреля всех нас переполняют чувства радости и гордости. Причина проста: ровно 60 лет назад Юрий Алексеевич Гагарин на космическом корабле «Восток» первым покорил космическое пространство, и это достижение вывело нашу страну в лидеры по освоению космоса. И сегодня эта дата известна всем как Всемирный день авиации и космонавтики! Наш соотечественник совершил настоящий подвиг, смело шагнув в неизвестность и открыв дорогу к звёздам всем своим последователям. 108 минут изменили жизнь всего человечества.
Выдающийся ученый, конструктор ракетно-космических систем академик Сергей Павлович Королёв, с именем которого связано освоение человечеством эры космического пространства, сказал: «Гагарин доказал, на что способен человек — на самое большое. Он открыл людям Земли дорогу в неизведанный мир. Но только ли это? Думается, Гагарин сделал нечто большее — он дал людям веру в их собственные силы, в их возможности, дал стимул идти увереннее, смелее. Это — Прометеево деяние».
От первых пилотируемых кораблей и орбитальных станций к многоцелевым пилотируемым орбитальным комплексам — такой сложнейший путь прошла российская пилотируемая космонавтика за прошедшие шесть десятилетий. Нам действительно есть чем гордиться, во многом благодаря космосу наша страна заняла лидирующие позиции в мире по ряду высокотехнологичных направлений. Сегодня человечество продолжает открывать все новые космические двери — длительные пилотируемые полеты, исследования космоса, строительство орбитальных станций, спутниковые группировки и т.д. Человечество продолжает мечтать о космосе и уверенно идёт по тому пути, который проложил ему Юрий Гагарин 12 апреля 1961 года.
Космонавт Герман Титов пишет: «Есть что-то символическое в жизненном пути и биографии Гагарина. Это — частичка биографии нашей страны. Сын крестьянина, переживший страшные дни фашистской оккупации. Ученик ремесленного училища. Рабочий. Студент. Курсант аэроклуба. Летчик. Этой дорогой прошли тысячи и тысячи сверстников Юрия. Это дорога нашего поколения. ».
По свидетельству космонавта Алексея Леонова, Гагарина отметил сам генеральный конструктор ракетно-космической техники Сергей Павлович Королев при первом личном знакомстве. По его убеждению, Королев «что-то заприметил особенное в этом умном, искреннем парне, следил за его успеваемостью, отмечал старательность и ответственность. Думаю, что не последнюю роль сыграли и русское имя, и русская фамилия, и открытое русское лицо».
Из воспоминаний Виктора Горбатко: «Когда я понял, что первым в космос полетит Гагарин? Наверное, тогда, когда нас собрали в Институте авиационной и космической медицины и мы впервые встретились с Сергеем Павловичем Королевым. Королев вошел, улыбнулся просто и начал знакомиться. И первый, кого он поднял, был Юра. И Гагарина Сергей Павлович больше всех расспрашивал: о составе семьи, о летном опыте. ».
После триумфального возвращения Юрия Гагарина на Землю ему была передана поздравительная телеграмма от председателя Совета министров СССР Никиты Хрущева. В ней говорилось: «Дорогой Юрий Алексеевич! Мне доставляет большую радость горячо поздравить Вас с выдающимся героическим подвигом — первым космическим полетом на корабле-спутнике „Восток“. Весь советский народ восхищен Вашим славным подвигом, который будут помнить в веках как пример мужества, отваги и геройства во имя служения человечеству. Совершенный Вами полет открывает новую страницу в истории человечества, в покорении космоса и наполняет сердца советских людей великой радостью и гордостью за свою социалистическую Родину. ».
После эпохального прорыва в космос Юрий Гагарин объездил более 30 стран. Его принимали главы правительств и парламентов, коронованные особы, финансисты и политики, художники и литераторы. Когда он был в Англии, королева устроила завтрак в честь первого космонавта. Некоторые высказали недовольство столь высокими почестями, оказываемыми коммунисту. Говорят, королева на это ответила так: «Сделайте вы то, что сделал этот русский коммунист, и вы удостоитесь таких же почестей».
9 апреля 1962 года в ознаменование первого в мире полёта человека в космос был подписан Указ Президиума Верховного Совета Союза Советских Социалистических Республик о праздновании Дня космонавтики. Позднее согласно протоколу 61-й Генеральной конференции Международной авиационной федерации, состоявшейся в ноябре 1968 года, и решению Совета Международной авиационной федерации, принятому 30 апреля 1969 года, по представлению Федерации авиационного спорта СССР праздник приобрел международное значение и получил название Всемирный день авиации и космонавтики.
Именем Гагарина были названы населенные пункты, дороги, пароходы, горы, а затем и вновь открытые небесные тела и др. Во всем мире тысячи детей, родившихся в апреле 1961 года, получили имя Юрий. Полету человека в космос посвятили свои произведения лучшие советские поэты, среди которых Роберт Рождественский, Александр Твардовский, Константин Симонов, Владимир Высоцкий, Ольга Берггольц, Евгений Долматовский, Степан Щипачев, Анатолий Щербаков. «Рассвет. Еще не знаем ничего. Обычные „Последние известия“. А он уже летит через созвездия. Земля проснется с именем его». Слова из известной песни Александры Пахмутовой и Николая Добронравова: «Знаете, каким он парнем был! Нет, не „был“! Ведь смерть он победил!» оказались пророческими. Имя Юрия Гагарина, первого космонавта Земли, осталось в памяти человечества навсегда. Как писал Антуан де Сент-Экзюпери: «Не вечен человек. Но память о нем может стать вечной, если он жил для людей. Память — благодарность живых.»
Сотни мероприятий, посвященных этому знаменательному событию, устраиваются в преддверии и в сам День космонавтики. Праздничные программы пройдут как «онлайн», так и «оффлайн» в планетариях и космических музеях страны, улицы городов украшаются космической символикой, проводятся тематические выставки, фестивали и шоу, и даже самые простые повседневные вещи откроются в этот день с новой, космической, стороны.
Госкорпорация « Роскосмос » поздравляет всех с этим большим праздником! Давайте в этот день вспомним и всех, кто посвятил себя космосу. Тех, кто посвятил свою жизнь тому, чтобы люди расширяли пределы Вселенной! Поздравим всех, кто работал и работает на предприятиях и в организациях российской ракетно-космической отрасли и каждый день доказывает: звезды действительно становятся ближе!
1 : Совокупность всех галактик с их звездами и пылью называется.
2 : Описание какого небесного тела дано ниже:"Там нет погоды. Там где нет воздуха, не может быть ни облаков, ни дождей, ни звуков. На небе нет красок,
- : Потеря веса телами во время космического полета называется.
Д)первая космическая скорость
4. Как звали первую собаку, побывавшую в космосе?
5 : Какая из планет Солнечной системы имеет два спутника, чьи названия переводятся как "Ужас" и "Страх"?
6: Какая скорость необходима искусственному телу, чтобы выйти на околоземную круговую орбиту?
Б)9,4 км. в секунду
В)7,9 км. в секунду
Г)10,5 км. в секунду
Д)11,2 км. в секунд
7 : Укажите российского (советского) ученого - Главного конструктора пилотируемых космических аппаратов.
8 : Укажите дату первого полета человека вокруг Земли.
9: Как назывался космический корабль, на борту которого первый космонавт планеты совершил полет?
10 : Гражданином какой страны был Первый космонавт?
В ) Советский Союз
11 : Как звали Первого космонавта?
Б) Николай Юрьевич;
В) Юрий Алексеевич.
Г) Юрий Николаевич.
12: Как долго продолжался первый в истории человечества орбитальный космический полет?
13 : Укажите летчика-космонавта, который 18 марта 1965 года впервые осуществил выход в открытый космос.
Б) Алексей Леонов (СССР)
В) Владимир Комаров (СССР)
Г) Юрий Гагарин (СССР)
14. Как называется городок, в котором живут космонавты до и
после полетов?
15. В каком созвездии находится одна из самых ярких звезд – Сириус?
Б) Малая Медведица;
16: Как звали женщину-космонавта, у которой позывной радиосвязи был "Чайка"?
Б) Елена Кондакова
Г) Валентина Терешкова
17.Расстояние между звездами измеряется в…
18.С какого космодрома Гагарин улетел на космическую орбиту:
В) Морской старт;
19.На карте этой планеты только женские имена. Здесь даже есть каньон Бабы-яги!
20.Какую историческую фразу сказал Гагарин в момент отрыва своей ракеты со «стола» космического старта:
Д) «До встречи на Земле!».
Городская викторина по космосу (финал)
1. Как называется ближайшая к Земле большая галактика?
А) Большое Магелланово облако ;
Б) Туманность Андромеды ;
В) Малое Магелланово облако ;
2. Совокупность всех галактик с их звездами и пылью называется.
Г) Шаровое скопление
3. Сириус является одной из самых ярких звезд на небе. В каком созвездии он находится?
А) Большой Пес ;
В) Большая Медведица ;
4. Малое небесное тело, которое вращается вокруг более крупного и удерживается на орбите силой его притяжения называется.
А) космический корабль ;
5. Самая большая планета Солнечной системы.
А) Сатурн;
Б) Юпитер ;
В) Нептун;
6. Сколько колец у Сатурна?
А) 2 кольца ;
Б) 5 замкнутых колец ;
В) 6 замкнутых колец ;
Г) 10 замкнутых колец ;
Д) 1000 различных колец
7. Назовите самую удаленную от Солнца планету в Солнечной системе.
8. Какая из планет Солнечной системы имеет два спутника, чьи названия переводятся как "Ужас" и "Страх"?
А) Марс ;
9. Назовите то место Солнечной системы, куда ступала нога человека.
10. Какая планета самая яркая из видимых с Земли?
11. Какой станции для исследования космического пространства не существовало?
12. Как называется современная космическая станция?
А) КСИ (космическая станция исследований) ;
Б) СИК (станция изучения космоса) ;
В) МКС (международная космическая станция) ;
Г) ОКС (объединенная космическая станция).
13. Как назывался первый в нашей стране космодром?
А) Мыс Канаверал ;
14. Как звали первую собаку, побывавшую в космосе?
15. Какая скорость необходима искусственному телу, чтобы выйти на околоземную круговую орбиту?
А) 7,9 км. в секунду ;
Б) 9,4 км. в секунду ;
В) 10,5 км. в секунду ;
Г) 11,2 км. в секунду .
16. Кого считают основоположником космонавтики?
Б) К.Э Циолковский ;
17. В каком году в околоземном космическом пространстве появилось первое искусственное тело, созданное землянами?
А) в 1954 г. ;
18. Укажите российского (советского) ученого - Главного конструктора пилотируемых космических аппаратов.
А) К.Э Циолковский ;
19. Укажите дату первого полета человека вокруг Земли.
20. Как назывался космический корабль, на борту которого первый космонавт планеты совершил полет?
21. Как звали Первого космонавта?
22. Как долго продолжался первый в истории человечества орбитальный космический полет?
А) 47 минут ;
23. Как звали женщину-космонавта, у которой позывной радиосвязи был "Чайка"?
А) Светлана Савицкая ;
Б) Валентина Терешкова ;
В) Елена Кондакова ;
24. Укажите летчика-космонавта, который 18 марта 1965 года впервые осуществил выход в открытый космос.
А) Уолтер Ширра (США) ;
Б) Алексей Леонов (СССР) ;
В) Владимир Комаров (СССР) ;
Г) Юрий Гагарин (СССР) .
25. Запишите ,пожалуйста, фамилии крымских космонавтов.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Загадки о космосе. Викторина "Освоение космоса"
Подборка загадок о космосе, Викторина посвящённая дню космонавтики.
Викторина о космосе
Викторина "Всё о космосе"1. Назовите русского ученого, основоположника космонавтики. (К.Э. Циолковский)2. Первый человек, покоривший звездное небо. (Юрий Алексеевич Гагарин)3. Сколько длился кос.
Викторина "Знатоки космоса"
Викторина для 2 класса.
Викторина о космосе для 1 класса.
В яркой и игровой форме дети знакомятся с космосом,космическими объектами, узнают новые слова по заданной теме, отгадывают загадки.
Викторина "Покоряем космос"
Познавательная викторина "День космоса"
Данный материал предназначен для классных часов, мероприятий, посвященных Дню космоса.
В мае 1961 года академик Мстислав Всеволодович Келдыш был избран президентом Академии наук СССР. Он сменил на этом посту академика А.Н. Несмеянова.
Мстислав Всеволодович Келдыш трижды получил золотую звезду Героя социалистического труда.
Он был лауреатом Ленинской и дважды Государственной премий. Его знала вся страна как выдающегося учёного, математика и механика.
А вот имя Главного теоретика космонавтики долгое время было скрыто. Когда, наконец, его раскрыли, им оказался М.В. Келдыш.
Вместе с С.П. Королёвым, которого тоже анонимно долгое время называли Главным Конструктором, М.В. Келдыш был создателем и руководителем отечественной космической программы.
Вот, что о нем пишут директор Института прикладной механики им. М.В. Келдыша член-корр. РАН Ю.П. Попов и зам. директора профессор Э.Л. Аким:
«Талант М.В. Келдыша опирался на глубокую интуицию механика, высочайшую математическую культуру и профессиональное владение инженерными вопросами.
Он как никто другой умел, идя от конкретной инженерно-технической проблемы, сформулировать адекватную математическую модель, предложить эффективные математические методы её исследования, дать конструктивные решения. Блестящие работы совсем ещё молодого учёного позволили решить ряд важных технических вопросов.
Так в 1942 г. за решение проблемы флаттера самолётов М.В. Келдышу была присуждена Сталинская премия. В 1946 г. Сталинская премия была присуждена ему вторично за решение проблемы шимми - устойчивости переднего колеса трёхколёсного шасси самолёта.
Деятельность М.В. Келдыша в области ракетной техники и космонавтики шла по четырём направлениям. Он возглавлял РНИИ, руководил научными исследованиями по ракетодинамике и прикладной небесной механике сначала в МИАН, а затем с 1953 г. в Институте прикладной математики АН СССР.
М.В. Келдыш координировал работы Академии наук по созданию научной аппаратуры для внеземных исследований и осуществлял государственную научную экспертизу проводимых в стране работ в области ракетной техники и исследования космического пространства.
Ещё до запуска первого ИСЗ, коллективом, руководимым М.В. Келдышем, был получен ряд принципиально важных результатов, оказавших серьёзное влияние на развитие ракетной и космической техники.
После 1957 г. фронт руководимых М.В. Келдышем работ существенно расширился. Было выполнено проектирование межпланетных полётов космических аппаратов к Луне, Марсу и Венере.
Блестящим примером «лунного» цикла работ явились исследования по выбору траектории облёта и фотографирования обратной стороны Луны.
С именем М.В. Келдыша связано становление новой науки – вычислительной математики, без которой были бы невозможны многие фундаментальные достижения современности.
Атомная проблема, потребовавшая огромных усилий, была решена в весьма короткие сроки. Был создан «ракетно-ядерный щит» страны. Огромную роль в этом проекте сыграло содружество трёх «К» (Келдыш, Курчатов, Королев). М.В. Келдыш принимал участие в этом титаническом труде и как руководитель большого коллектива учёных, и как автор многих идей и вычислительных методов.
В Мстиславе Всеволодовиче прекрасно сочетались качества дерзновенного мечтателя и трезвого реалиста. И чем больше проходит времени, тем яснее мы сознаем его роль для страны как великого учёного, патриота и гражданина».
Всего этого, разумеется, мы в те годы не знали, хотя я знал, что именно Келдыш решил проблемы флаттера и шимми и догадывался, что это именно его называют Главным теоретиком космонавтики. Но все послевоенные годы информация о местах работы и сфере деятельности учёных, вновь избираемых в состав Академии наук или даже на пост Президента АН СССР, отсутствовала, и это было заметно, потому что «оборонный» сектор в структуре Академии был довольно большим. И мы к этому привыкли.
Михаил Алексеевич Лаврентьев и Мстислав Всеволодович Келдыш были дружны.
Об этом говорили в нашем кругу. Говорили даже, что первоначально пост Президента АН был предложен Лаврентьеву, но он не захотел уезжать из Сибири и предложил Келдыша.
Достоверно об этом я ничего не могу сказать. Вероятно, кто-то знает, как всё это было. Возможно, кто-то и захочет поделиться тем, что он знает об этом.
Человек всегда стремился к преодолению неизвестности. Тысячи лет географические открытия совершались на пределе возможностей, но всегда транспорт и снаряжение страдали чуть больше, чем первооткрыватель — корабли разбивало в шторм, обоз с провиантом падал в пропасть, сани вмерзали в лед, а человек всё двигался и двигался к своей цели.
Когда на планете не осталось белых пятен, мы стали задумываться о космосе. Программы освоения Луны и Марса не фантастика, а неизбежное будущее. За ними — далекие перелеты к ближайшим звездам. Чем дальше человек будет уходить от Земли, тем больше трудностей встретит по пути. Мы подошли к рубежу, за которым не техника, а сами люди испытывают запредельные перегрузки.
Какие угрозы ждут нас в космосе, и какие технологии позволят выжить — об этом расскажем дальше.
Жизнь без гравитации
6 сентября 1522 года потрепанный корабль «Виктория» вернулся в Испанию — единственный из пяти кораблей кругосветной экспедиции Магеллана, на котором приплыли 18 из 260 членов экипажа. Прославленного мореплавателя умертвили аборигены с острова Мактан в филиппинской провинции Себу.
Космонавты, отправляющиеся на Марс, могут сломать себе кости и страдать от мочекаменной болезни, их ждет бессонница и депрессия, а в перспективе — смерть от рака. Вот почему различные научно-исследовательские группы проводят сейчас тестирование различных гипотез на МКС. Мы должны знать заранее, как на человеческое тело и психику влияет длительное пребывание в космосе.
Из-за реакции вестибулярного аппарата возникает тошнота, проявляется чувство дезориентации. Даже у летчиков с сильной нервной системой, для которых раздражения вестибулярного аппарата при выполнении фигур высшего пилотажа являются профессионально обычными, могут возникать тяжелые нарушения ориентировки, сопровождающиеся эмоционально-невротическими срывами. Известно, что космонавты чувствуют себя нормально первые несколько часов после выхода на орбиту, после чего у большинства из них возникают эффекты, связанные с отсутствием силы тяжести. Через несколько дней наступает адаптация и неприятные явления пропадают.
Мы эволюционировали как прямоходящие организмы. Наше тело миллионы лет строилось под воздействием гравитации. Наши кости и мышцы развивались, сопротивляясь воздействию гравитационного поля, и идеально научились взаимодействовать с окружающим миром.
При микрогравитации организм начинает сбоить. Сердечно-сосудистая система предназначена для перекачивания крови против силы тяжести. К примеру, в венах ног есть обратные клапаны, препятствующие скапливанию крови в ногах, зато таких клапанов нет в сосудах верхней части тела. Без воздействия гравитации кровь поднимается к груди и голове, из-за чего у космонавтов опухают лица, повышается давление. Пребывание в условиях невесомости более 6 месяцев приводит к нарушению деятельности кровеносной системы. Например отмечалось нарушение газообмена в капиллярах, в результате чего к тканям и органам поступало намного меньше кислорода.
До того, как на орбите ввели программу физической поддержки, космонавтам приходилось особенно тяжело. После 18 суток полета на корабле «Союз-9» у космонавта Андрияна Николаева зафиксировали уменьшение объема сердца на 12%. Костная ткань потеряла калий и кальций, стала рыхлой. Изменился состав крови: гемоглобин уменьшился на 25%, количество эритроцитов — на 20%, а тромбоцитов — на 50%.
Космонавты буквально начинают терять собственные кости. Сначала организм выводит кальций и фосфор, что приводит к постепенному ослабеванию костей и повышенному риску остеопороза. Потеря костной массы может достигать 1,5% в месяц, а восстановление после возвращения на Землю занимает не менее трех-четырех лет.
Кальций не просто уходит из костей — он вымывается в кровь и мочу, что может привести к возникновению мочекаменной болезни. Всё это происходит в первые дни полета. А ведь перелет до Марса займет почти год, и после посадки экипаж должен будет действовать без посторонней помощи.
Из-за отсутствия гравитационного сдавливания позвоночник удлиняется, что приводит к спинным болям. Мышцы спины значительно деградируют во время пребывания в космосе, уменьшаясь на 19%. Более половины членов экипажа МКС жаловались на боли в спине. Космонавты в четыре раза чаще, чем обычные люди, получают грыжу межпозвоночных дисков.
С помощью ультразвука ученые тестирует неинвазивные методы оценки и измерения внутричерепного давления космонавтов. Изображение: NASA
Другая серьезная проблема — проблемы со зрением. Причина, согласно исследованиям, в увеличении объема спинномозговой жидкости. Из-за этого возрастает давление, и жидкость сначала выдавливает в футляр зрительного нерва, а затем вдоль пространств между волокнами зрительного нерва внутрь глазного яблока. В результате развивается дальнозоркость.
Сейчас есть несколько способов решения проблемы микрогравитации. Космонавты на МКС занимаются на тренажерах около двух часов в день, противодействуя деградации костей, мышц и сосудов. Лучшее решение — искусственная гравитация. Теоретически её вполне можно создать на корабле. Практически — пока требуется слишком много ресурсов.
Радиация
Curiosity имеет на борту прибор RAD для определения интенсивности радиоактивного облучения. Это первое устройство, предназначенное для сбора данных о вредных формах излучения на поверхности Марса.
Длительное воздействие космической радиации способно очень негативно отразиться на здоровье человека. На Земле мы защищены от космических лучей, потому что атмосфера и магнитное поле планеты действуют как щит, тормозящий элементарные частицы и ядра атомов. С такими частицами лучше не встречаться — они приводят к повреждению ДНК, мутации клеток и раку. А когда мы доберемся до Марса, придется жить с мыслью, что у планеты нет озонового слоя — ничто не защищает и от ультрафиолетового излучения.
Ежедневная доза космической радиации на МКС — 1 мЗв, то есть тысячная от зиверта. Для сравнения, 1 зиверт излучения связан с 5,5% увеличением риска рака. В общем-то, не так страшно. Всё становится намного хуже, когда мы покидаем магнитосферу Земли. Во время путешествия космонавты будут подвержены разным типам изучения. Высокоэнергетические субатомные частицы, летящие от Солнца, и ионизирующее излучение, вызванное взрывом сверхновой, быстрее всего разрушают биологические ткани. Помимо рака, они также могут вызывать катаракту и болезнь Альцгеймера.
Когда эти частицы попадают в обшивку корпуса корабля, некоторые атомы металла распадаются на части, излучая еще более быстрые частицы; это называется вторичным излучением.
Данные другого исследования показывают, что отсутствие защитного магнитного поля снижает когнитивные функции человека (скорость мышления, способность к обучению и прочее), вызывает обострение аллергических реакций.
Решение проблемы? Ученые разрабатывают способы снижения воздействия, например, используя в обшивке корабля различные защитные материалы. Но пока единственное решение, которое у нас есть — это скорость полета. Чем быстрее мы доберемся до Красной планеты, тем меньше пострадают космонавты.
Изоляция
В рамках научного эксперимента по подготовке полетов на Марс шесть человек год жили в доме-куполе на Гавайях.
Психические болезни — еще один большой риск для космонавтов. Психическую болезнь сложно обнаружить и еще сложнее вылечить.
Жить на борту корабля очень скучно. Вся ваша деятельность состоит из рутинных повторов, выстроенных в рабочем графике. Однообразные, повторяющиеся задачи приводят к апатии, потере интереса, неосторожности и ошибкам.
Другой риск связан с психологической совместимостью. Нужно прожить на ограниченной территории в компании людей, с которыми вы, возможно, познакомились за несколько месяцев до старта.
Космонавты, как прекрасно подготовленные и высокомотивированные люди, не склонны жаловаться или резко выражать свои эмоции. Поэтому трудно распознавать признаки психологического напряжения в группе сверхпрофессионалов. На Земле могут не догадываться о реальных проблемах, пока не произойдет эмоциональный взрыв, либо, что вероятнее, наш классный специалист тихо уйдет в себя и погрузится в депрессию.
Вот почему проводятся эксперименты, в которых людей запирают друг с другом в одном помещении. У NASA был проект «Hawaii Space Exploration Analog and Simulation», в России организовали «Марс-500» — эксперимент по имитации пилотируемого полёта на Марс, продолжавшийся рекордные 519 дней.
Оба эксперимента показали хорошую коммуникацию между членами экипажа, легкость взаимодействия и готовность к командной работе на любом отрезке времени. Самая большая психологическая проблема, с которой столкнулись участники экспериментов, это скука, но она не поставила под удар всю миссию.
Однако объективными полученные данные назвать нельзя. Условия экспериментов слишком далеки от реального межпланетного перелета. Любой участник в любое время может отказаться от дальнейшего участия и покинуть комплекс, в отличие от реального полета на Марс. Каждый участник знал, что находится на Земле (и не погибнет в безвоздушном пространстве), а симуляция продолжалась лишь до тех пор, пока он сам этого хотел. К тому же, никто из участников не страдал от реальных болезней, что могут ждать космонавтов по дороге на Марс.
Однозначного решения у проблемы нет. Потребуются долгие месяцы тестов и тщательнейший психологический подбор, чтобы подготовить команду. И еще нужно решить важный вопрос: отправлять ли в космос группу однополых людей или представителей разных полов?
Космическая живность
Бактерии прекрасно чувствуют себя на МКС и, очевидно, полетят вместе с нами на Марс, а потом еще дальше. В то же время, невесомость может подавлять определенные иммунные функции, делая людей более уязвимыми для болезней.
Микрофлора на космических станциях активно пытается поедать всё, что может. Достаточно иметь высокую влажность и питательные вещества, чтобы бактерии и грибы начали поедать пластиковую изоляцию, расти на стекле и повреждать его выделяемыми при росте кислотами.
Жизнь всегда найдет себе дорогу – организмы обитают даже на внешней обшивке МКС.
Группа ученых под руководством Брайана Крушиана из NASA изучала, как длительное пребывание в космосе отражается на функционировании иммунной системы человека. Выяснилось, что иммунная система людей, пребывавших в состоянии невесомости около шести месяцев, работала плохо: снизилась способность вырабатывать Т-лимфоциты, уровень лейкоцитов упал, а способность распознавать чужеродные микроорганизмы и клетки находилась в подавленном состоянии. Это будет серьезной проблемой, если на борту окажутся опасные бактерии.
Очевидно, что мы не сможем уничтожить все бактерии (для этого понадобилось бы уничтожить и людей), но стоит больше работать в области поддержания иммунитета.
Большие проблемы в большом космосе
Самое большое испытание в космосе — это мутации в организме, при которых иммунная система отказывает, а лекарства не помогают, потому что метаболизм изменился под воздействием микрогравитации.
До самого Марса можно просто быстрее лететь – двигатели с приростом удельного импульса на порядки величины начали разрабатываться более полувека назад, и при должном финансировании и организации работ вполне могут быть реализованы. Но требуются очень большие усилия – поэтому в отпуск на Луну в начале 21 века никто не летает, хотя фантасты писали об этом много лет назад.
Читайте также: