В ноябре прошлого года во время TVIW (астрономического семинара в Теннесси, посвященного межзвездным перелетам) Роб Суинни – бывший командир эскадрильи Королевских Военно-воздушных сил, инженер и магистр наук, ответственный за проект «Икар» - представил доклад о работе, проделанной над проектом за последнее время. Суинни освежил в памяти публики историю «Икара»: от вдохновения идеями проекта «Дедал», освещенными в докладе BIS (Британское межпланетное общество – старейшая организация, поддерживающая космические исследования) в 1978, до совместного решения БИС и компании энтузиастов Tau Zero возобновить исследования в 2009 году, и до последних известий о проекте, датированных 2014 годом.

Оригинальный проект 78-го года имел простую по формулировке, но сложную в осуществлении цель – ответить на вопрос, поставленный Энрике Ферми: «Если существует разумная жизнь за пределами Земли, и межзвездные перелеты возможны, то почему нет доказательств наличия других инопланетных цивилизаций?». Исследования «Дедала» были направлены на разработку дизайна межзвездного космического корабля с использованием существующих технологий в разумных экстраполяциях. И результаты работы прогремели на весь научный мир: создание такого корабля действительно возможно. Доклад о проекте был подкреплен детальным планом корабля, использующего термоядерный синтез дейтерия-гелия-3 из предварительно заготовленных гранул. «Дедал» затем служил ориентиром для всех последующих разработок в сфере межзвездных перелетов в течение 30 лет.

Однако после такого долгого срока было необходимо пересмотреть идеи и технические решения, принятые в «Дедале», чтобы оценить, насколько они выдержали проверку временем. Кроме того, за этот период совершались новые открытия, изменение конструкции в соответствии с ними улучшило бы общие показатели корабля. Также организаторы хотели заинтересовать подрастающее поколение астрономией и строительством межзвездных космических станций. Новый проект был назван в честь Икара, сына Дедала, что, не смотря на негативный оттенок имени, соответствовало первым словам в отчете 78-го года:

«Мы надеемся, что этот вариант заменит собой будущий дизайн, аналог Икара, в котором найдут отображения последние открытия и технические инновации, чтобы Икар смог достичь еще непокоренных Дедалом высот. Надеемся, благодаря развитию наших идей настанет день, когда человечество буквально прикоснется к звездам».

Итак, «Икар» создан именно как продолжение «Дедала». Показатели старого проекта и по сей день выглядят весьма многообещающе, но все же должны быть доработаны и обновлены:

1) В «Дедале» использовались релятивистские пучки электронов для компрессии гранул топлива, но последующие исследования показали, что этот метод не способен дать необходимый импульс. Вместо него в лабораториях для термоядерного синтеза используют пучки ионов. Тем не менее, такой просчет, стоивший Национальному комплексу термоядерных реакций 20 лет работы и 4 миллиардов долларов, показал сложность обращения с термоядерным синтезом даже в идеальных условиях.

2) Главным препятствием, с которым столкнулся «Дедал» - Гелий-3. Его нет на Земле, и поэтому добывать его нужно из отдаленных от нашей планеты газовых гигантов. Этот процесс слишком дорогостоящий и сложный.

3) Еще одна проблема, которую придется решить «Икару» - брак информации об ядерных реакциях. Именно недостаток сведений дал возможность 30 лет назад сделать весьма оптимистичные расчеты воздействия облучения всего корабля гамма-лучами и нейтронами, без выброса которых не обойтись двигателю на термоядерном синтезе.

4) Тритий был использован в гранулах топлива для зажигания, но тепла от распада его атомов выделялось слишком много. Без должной системы охлаждения зажигание топлива будет сопровождаться зажиганием всего остального.

5) Декомпрессия баков с топливом вследствие опорожнения может стать причиной взрыва в камере сгорания. Для решения этой проблемы в конструкцию бака добавлены утяжелители, уравновешивающие давление в разных частях механизма.

6) Последняя сложность – обслуживание судна. По проекту, корабль оснащен парой роботов, похожих на R2D2, которые при помощи диагностических алгоритмов будут выявлять и устранять возможные повреждения. Такие технологии кажутся очень сложными даже сейчас, в компьютерную эру, что уж говорить о 70-х.

Новая команда дизайнеров уже не ограничена созданием маневренного корабля. Для исследования объектов «Икар» использует зонды, перевозимые на борту судна. Это не только упрощает задачу дизайнеров, но и значительно уменьшает время на изучение звездных систем. Вместо дейтерия-гелия-3, новый космический корабль работает на чистом дейтерий-дейтерие. Не смотря на больший выброс нейтронов, новое топливо не только увеличит КПД двигателей, но и избавит от необходимости добывать ресурсы с поверхности других планет. Дейтерий активно добывается из океанов и используется в АЭС, работающих на тяжелой воде.

Тем не менее, человечеству до сих пор не удалось получить контролируемую реакцию распада с выделением энергии. Затянувшаяся гонка лабораторий всего мира за экзотермическим ядерным синтезом тормозит проектирование корабля. Так что вопрос об оптимальном топливе для межзвездного судна остается открытым. В попытке найти решение в 2013 году был проведен внутренний конкурс среди подразделений БИС. Выиграла команда WWAR Ghost из Мюнхенского университета. Их дизайн основан на термоядерном синтезе при помощи лазера, который обеспечивает быстрое нагревание топлива до необходимой температуры.

Не смотря на оригинальность идеи и некоторых инженерных ходов, конкурсанты не смогли решить главную дилемму – выбор топлива. К тому же корабль-победитель огромен. Он превосходит по размерам «Дедала» в 4-5 раз, а другие методы термоядерного синтеза могут нуждаться в меньшем пространстве.

Соответственно, было принято решение продвигать 2 типа двигателей: основанный на термоядерном синтезе и базирующийся на пинче Беннета (плазменный двигатель). Кроме того, параллельно дейтерий-дейтерию рассматривают и старую версию с тритием-гелием-3. Фактически гелий-3 дает лучшие результаты в любом виде двигателей, так что ученые работают над способами его получения.

В работах всех участников конкурса прослеживается интересная зависимость: некоторые элементы конструкции (зонды для исследования окружающей среды, хранилища топлива, системы вторичного электропитания и прочие) любого корабля остаются неизменными. Однозначно можно утверждать следующее:

1. Корабль будет горячим. Любой способ сжигания любого из представленных видов топлива сопровождается выбросом большого количества тепла. Дейтерий требует наличия массивной системы охлаждения из-за непосредственного выделения тепловой энергии во время реакции. Магнитно-плазменный двигатель будет создавать вихревые токи в окружающих металлах, также нагревая их. На Земле уже существуют радиаторы достаточной мощности, чтобы эффективно охлаждать тела температурой более 1000 C, осталось адаптировать их для нужд и условий звездолета.
2. Судно будет колоссальных размеров. Одной из главных задач, поставленных перед проектом «Икар», было уменьшение габаритов, но со временем стало понятно, что для термоядерных реакций требуется много пространства. Даже варианты дизайна с самой маленькой массой весят десятки тысяч тонн.
3. Корабль будет длинным. «Дедал» был весьма компактен, каждая его часть совмещалась с другой, как матрешка. В «Икаре» попытки минимизировать радиоактивное воздействие на судно привели к его удлинению (это хорошо продемонстрировано в проекте «Светлячок» за авторством Роберта Фриленда).

Роб Суинни сообщил, что к проекту «Икар» присоединилась группа из Университета Дрексела. «Новички» продвигают идею использования PJMIF (системы, основанной на струйной подаче плазмы при помощи магнитов, при этом плазма расслаивается, обеспечивая условия для ядерных реакций). Этот принцип на данный момент самый эффективный. По сути, это симбиоз двух методов ядерных реакций, он вобрал в себя все плюсы инерциального и магнитного термоядерного синтеза, такие как уменьшение массы конструкции, и значительное уменьшение стоимости. Их проект называется «Зевс».

После этой встречи состоялся TVIW, на котором Суинни обозначил предварительную дату завершения проекта «Икар» – август 2015 года. Последний доклад будет включать в себя упоминания о модификациях старых наработок «Дедала» и нововведениях, полностью созданных новой командой. Завершил семинар монолог Роба Суинни, в котором он сказал: «Загадки Вселенной ждут нас где-то там! Время выбираться отсюда!»

Современные ракетные двигатели неплохо справляются с задачей выведения техники на орбиту, но совершенно непригодны для длительных космических путешествий. Поэтому уже не первый десяток лет ученые работают над созданием альтернативных космических двигателей, которые могли бы разгонять корабли до рекордных скоростей. Давайте рассмотрим семь основных идей из этой области.

EmDrive

Чтобы двигаться, надо от чего-то оттолкнуться – это правило считается одним из незыблемых столпов физики и космонавтики. От чего конкретно отталкиваться – от земли, воды, воздуха или реактивной струи газа, как в случае ракетных двигателей, – не так важно.

Хорошо известен мысленный эксперимент: представьте, что космонавт вышел в открытый космос, но трос, связывающий его с кораблем, неожиданно порвался и человек начинает медленно улетать прочь. Все, что у него есть, – это ящик с инструментами. Каковы его действия? Правильный ответ: ему нужно кидать инструменты в сторону от корабля. Согласно закону сохранения импульса, человека отбросит от инструмента ровно с той же силой, с какой и инструмент от человека, поэтому он постепенно будет перемещаться по направлению к кораблю. Это и есть реактивная тяга – единственный возможный способ двигаться в пустом космическом пространстве. Правда, EmDrive, как показывают эксперименты, имеет некоторые шансы это незыблемое утверждение опровергнуть.

Создатель этого двигателя – британский инженер Роджер Шаер, основавший собственную компанию Satellite Propulsion Research в 2001 году. Конструкция EmDrive весьма экстравагантна и представляет собой по форме металлическое ведро, запаянное с обоих концов. Внутри этого ведра расположен магнетрон, излучающий электромагнитные волны, – такой же, как в обычной микроволновке. И его оказывается достаточно, чтобы создавать очень маленькую, но вполне заметную тягу.

Сам автор объясняет работу своего двигателя через разность давления электромагнитного излучения в разных концах "ведра" – в узком конце оно меньше, чем в широком. Благодаря этому создается тяга, направленная в сторону узкого конца. Возможность такой работы двигателя не раз оспаривалась, но во всех экспериментах установка Шаера показывает наличие тяги в предполагаемом направлении.

В числе экспериментаторов, опробовавших "ведро" Шаера, такие организации, как NASA, Технический университет Дрездена и Китайская академия наук. Изобретение проверяли в самых разных условиях, в том числе и в вакууме, где оно показало наличие тяги в 20 микроньютонов.

Это очень мало относительно химических реактивных двигателей. Но, учитывая то, что двигатель Шаера может работать сколь угодно долго, так как не нуждается в запасе топлива (работу магнетрона могут обеспечивать солнечные батареи), потенциально он способен разгонять космические корабли до огромных скоростей, измеряемых в процентах от скорости света.

Чтобы полностью доказать работоспособность двигателя, необходимо провести еще множество измерений и избавиться от побочных эффектов, которые могут порождаться, к примеру, внешними магнитными полями. Однако уже выдвигаются и альтернативные возможные объяснения аномальной тяги двигателя Шаера, которая, в общем-то, нарушает привычные законы физики.

К примеру, выдвигаются версии, что двигатель может создавать тягу благодаря взаимодействию с физическим вакуумом, который на квантовом уровне имеет ненулевую энергию и заполнен постоянно рождающимися и исчезающими виртуальными элементарными частицами. Кто в итоге окажется прав – авторы этой теории, сам Шаер или другие скептики, мы узнаем в ближайшем будущем.

Солнечный парус

Как говорилось выше, электромагнитное излучение оказывает давление. Это значит, что теоретически его можно преобразовывать в движение – например, с помощью паруса. Аналогично тому, как корабли прошлых веков ловили в свои паруса ветер, космический корабль будущего ловил бы в свои паруса солнечный или любой другой звездный свет.

Проблема, однако, в том, что давление света крайне мало и уменьшается с увеличением расстояния от источника. Поэтому, чтобы быть эффективным, такой парус должен иметь очень малый вес и очень большую площадь. А это увеличивает риск разрушения всей конструкции при встрече с астероидом или другим объектом.

Попытки строительства и запуска солнечных парусников в космос уже имели место – в 1993 году тестирование солнечного паруса на корабле "Прогресс" провела Россия, а в 2010 году успешные испытания по пути к Венере осуществила Япония. Но еще ни один корабль не использовал парус в качестве основного источника ускорения. Несколько перспективнее в этом отношении выглядит другой проект – электрический парус.

Электрический парус

Солнце излучает не только фотоны, но также и электрически заряженные частицы вещества: электроны, протоны и ионы. Все они формируют так называемый солнечный ветер, ежесекундно уносящий с поверхности светила около одного миллиона тонн вещества.

Солнечный ветер распространяется на миллиарды километров и ответственен за некоторые природные явления на нашей планете: геомагнитные бури и северное сияние. Земля от солнечного ветра защищается с помощью собственного магнитного поля.

Солнечный ветер, как и ветер воздушный, вполне пригоден для путешествий, надо лишь заставить его дуть в паруса. Проект электрического паруса, созданный в 2006 году финским ученым Пеккой Янхуненом, внешне имеет мало общего с солнечным. Этот двигатель состоит из нескольких длинных тонких тросов, похожих на спицы колеса без обода.

Благодаря электронной пушке, излучающей против направления движения, эти тросы приобретают положительный заряженный потенциал. Так как масса электрона примерно в 1800 раз меньше, чем масса протона, то создаваемая электронами тяга не будет играть принципиальной роли. Не важны для такого паруса и электроны солнечного ветра. А вот положительно заряженные частицы – протоны и альфа-излучение – будут отталкиваться от тросов, создавая тем самым реактивную тягу.

Хотя эта тяга будет примерно в 200 раз меньше, чем таковая у солнечного паруса, заинтересовал Европейское космическое агентство. Дело в том, что электрический парус гораздо проще сконструировать, произвести, развернуть и эксплуатировать в космосе. Кроме того, с помощью гравитации парус позволяет также путешествовать к источнику звездного ветра, а не только от него. А так как площадь поверхности такого паруса гораздо меньше, чем у солнечного, то для астероидов и космического мусора он уязвим куда меньше. Возможно, первые экспериментальные корабли на электрическом парусе мы увидим уже в следующие несколько лет.

Ионный двигатель

Поток заряженных частиц вещества, то есть ионов, излучают не только звезды. Ионизированный газ можно создать и искусственно. В обычном состоянии частицы газа электрически нейтральны, но, когда его атомы или молекулы теряют электроны, они превращаются в ионы. В общей своей массе такой газ все еще не имеет электрического заряда, но его отдельные частицы становятся заряженными, а значит, могут двигаться в магнитном поле.

В ионном двигателе инертный газ (обычно используется ксенон) ионизируется с помощью потока высокоэнергетических электронов. Они выбивают электроны из атомов, и те приобретают положительный заряд. Далее получившиеся ионы ускоряются в электростатическом поле до скоростей порядка 200 км/с, что в 50 раз больше, чем скорость истекания газа из химических реактивных двигателей. Тем не менее современные ионные двигатели обладают очень маленькой тягой – около 50–100 миллиньютонов. Такой двигатель не смог бы даже сдвинуться со стола. Но у него есть серьезный плюс.

Большой удельный импульс позволяет значительно сократить расходы топлива в двигателе. Для ионизации газа используется энергия, полученная от солнечных батарей, поэтому ионный двигатель способен работать очень долго – до трех лет без перерыва. За такой срок он успеет разогнать космический аппарат до скоростей, которые химическим двигателям и не снились.

Ионные двигатели уже не раз бороздили просторы Солнечной системы в составе различных миссий, но обычно в качестве вспомогательных, а не основных. Сегодня как о возможной альтернативе ионным двигателям все чаще говорят про двигатели плазменные.

Плазменный двигатель

Если степень ионизации атомов становится высокой (порядка 99%), то такое агрегатное состояние вещества называется плазмой. Достичь состояния плазмы можно лишь при высоких температурах, поэтому в плазменных двигателях ионизированный газ разогревается до нескольких миллионов градусов. Разогрев осуществляется с помощью внешнего источника энергии – солнечных батарей или, что более реально, небольшого ядерного реактора.

Горячая плазма затем выбрасывается через сопло ракеты, создавая тягу в десятки раз большую, чем в ионном двигателе. Одним из примеров плазменного двигателя является проект VASIMR, который развивается еще с 70-х годов прошлого века. В отличие от ионных двигателей, плазменные в космосе еще испытаны не были, но с ними связывают большие надежды. Именно плазменный двигатель VASIMR является одним из основных кандидатов для пилотируемых полетов на Марс.

Термоядерный двигатель

Укротить энергию термоядерного синтеза люди пытаются с середины ХХ века, но пока что сделать это так и не удалось. Тем не менее управляемый термоядерный синтез все равно очень привлекателен, ведь это источник громадной энергии, получаемой из весьма дешевого топлива – изотопов гелия и водорода.

В настоящий момент существует несколько проектов конструкции реактивного двигателя на энергии термоядерного синтеза. Самой перспективной из них считается модель на основе реактора с магнитным удержанием плазмы. Термоядерный реактор в таком двигателе будет представлять собой негерметичную цилиндрическую камеру размером 100–300 метров в длину и 1–3 метра в диаметре. В камеру должно подаваться топливо в виде высокотемпературной плазмы, которая при достаточном давлении вступает в реакцию ядерного синтеза. Располагающиеся вокруг камеры катушки магнитной системы должны удерживать эту плазму от контакта с оборудованием.

Зона термоядерной реакции располагается вдоль оси такого цилиндра. С помощью магнитных полей экстремально горячая плазма проистекает через сопло реактора, создавая огромную тягу, во много раз большую, чем у химических двигателей.

Двигатель на антиматерии

Все окружающее нас вещество состоит из фермионов – элементарных частиц с полуцелым спином. Это, к примеру, кварки, из которых состоят протоны и нейтроны в атомных ядрах, а также электроны. При этом у каждого фермиона есть своя античастица. Для электрона таковой выступает позитрон, для кварка – антикварк.

Античастицы имеют ту же массу и тот же спин, что и их обычные "товарищи", отличаясь знаком всех остальных квантовых параметров. Теоретически античастицы способны составлять антивещество, но до сих пор нигде во Вселенной антивещество зарегистрировано не было. Для фундаментальной науки является большим вопросом, почему его нет.

Но в лабораторных условиях можно получить некоторое количество антивещества. К примеру, недавно был проведен эксперимент по сравнению свойств протонов и антипротонов, которые хранились в магнитной ловушке.

При встрече антивещества и обычного вещества происходит процесс взаимной аннигиляции, сопровождаемый выплеском колоссальной энергии. Так, если взять по килограмму вещества и антивещества, то количество выделенной при их встрече энергии будет сопоставимо со взрывом "Царь-бомбы" – самой мощной водородной бомбы в истории человечества.

Причем значительная часть энергии при этом выделится в виде фотонов электромагнитного излучения. Соответственно, возникает желание использовать эту энергию для космических перемещений путем создания фотонного двигателя, похожего на солнечный парус, только в данном случае свет будет генерироваться внутренним источником.

Но чтобы эффективно использовать излучение в реактивном двигателе, необходимо решить задачу создания "зеркала", которое было бы способно эти фотоны отразить. Ведь кораблю каким-то образом надо оттолкнуться, чтобы создать тягу.

Никакой современный материал попросту не выдержит рожденного в случае подобного взрыва излучения и моментально испарится. В своих фантастических романах братья Стругацкие решили эту проблему путем создания "абсолютного отражателя". В реальной жизни ничего подобного пока сделать не удалось. Эта задача, как и вопросы создания большого количества антивещества и его длительного хранения, – дело физики будущего.

Космические корабли «Восток». 12 апреля 1961 г. трехступенчатая ракета-носитель доставила на околоземную орбиту космический корабль «Восток», на борту которого находился гражданин Советского Союза Юрий Алексеевич Гагарин.

Трехступенчатая ракета-носитель состояла из четырех боковых блоков (I ступень), расположенных вокруг центрального блока (II ступень). Над центральным блоком помещена III ступень ракеты. На каждом из блоков I ступени был установлен четырех-камерный жидкостно-реактивный двигатель РД-107, а на II ступени — четырехкамерный реактивный двигатель РД-108. На III ступени был установлен однокамерный жидкостно-реактивный двигатель с четырьмя рулевыми соплами.

Ракета-носитель «Восток»

1 — головной обтекатель; 2 — полезный груз; 3 — кислородный бак; 4 — экран; 5 — керосиновый бак; 6 — управляющее сопло; 7 — жидкостный ракетный двигатель (ЖРД); 8 — переходная ферма; 9 — отражатель; 10 — приборный отсек центрального блока; 11 и 12 — варианты головного блока (с АМС «Луна-1» и с АМС «Луна-3» соответственно).

	Лунная	Для полета человека
Стартовая масса, т	279	287
Масса полезного груза, т	0,278	4,725
Масса топлива, т	255	258
Тяга двигателя, кН
I ступени (на Земле)	4000	4000
II ступени (в пустоте)	940	940
III ступени (в пустоте)	49	55
Максимальная скорость, м/с	11200	8000

Корабль «Восток» состоял из соединенных вместе спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека. Масса корабля около 5 т.

Спускаемый аппарат (кабина экипажа) был выполнен в виде шара диаметром 2,3 м. В спускаемом аппарате было установлено кресло космонавта, приборы управления, система жизнеобеспечения. Кресло располагалось таким образом, чтобы возникающая при взлете и посадке перегрузка оказывала на космонавта наименьшее действие.

Космический корабль «Восток»

1 — спускаемый аппарат; 2 — катапультируемое кресло; 3 — баллоны со сжатым воздухом и кислородом; 4 — тормозной ракетный двигатель; 5 — третья ступень ракеты-носителя; 6 — двигатель третьей ступени.

В кабине поддерживалось нормальное атмосферное давление и такой же, как на Земле, состав воздуха. Шлем скафандра был открыт, и космонавт дышал воздухом кабины.

Мощная трехступенчатая ракета-носитель выводила корабль на орбиту с максимальной высотой над поверхностью Земли 320 км и минимальной— 180 км.

Рассмотрим, как устроена система приземления корабля «Восток». После включения тормозного двигателя скорость полета уменьшалась и начиналось снижение корабля.

На высоте 7000 м открывалась крышка люка и из спускаемого аппарата выстреливалось кресло с космонавтом. В 4 км от Земли кресло отделялось от космонавта и падало, а он продолжал спуск на парашюте. На 15-метровом шнуре (фале) вместе с космонавтом спускался неприкосновенный аварийный запас (НАЗ) и лодка, которая автоматически надувалась при посадке на воду.

Схема спуска корабля «Восток» 1 и 2 — ориентация по Солнцу; 4 — включение тормозного двигателя; 5 — отделение приборного отсека; 6 — траектория полета спускаемого аппарата; 7 — катапультирование космонавта из кабины вместе с креслом; 8 — спуск на тормозном парашюте; 9 — ввод в действие основного парашюта; 10 — отделение НАЗа; 11 —посадка; 12 и 13 — открытие тормозного и основного парашютов; 14 — спуск на основном парашюте; 15 — посадка спускаемого аппарата.

Независимо от космонавта на высоте 4000 м раскрывался тормозной парашют спускаемого аппарата и скорость падения его существенно уменьшалась. В 2,5 км от Земли раскрывался основной парашют, плавно опускающий аппарат на Землю.

Космические корабли «Восход». Расширяются задачи космических полетов и соответственно совершенствуются космические корабли. 12 октября 1964 г. сразу три человека поднялись в космос на корабле «Восход»: В. М. Комаров (командир корабля), К. П. Феоктистов (ныне доктор физико-математических наук) и Б. Б. Егоров (врач).

Новый корабль существенно отличался от кораблей серии «Восток». Он вмещал трех космонавтов, имел систему мягкой посадки. «Восход-2» имел шлюзовую камеру для выхода из корабля в открытый космос. Он мог не только спускаться на сушу, но и приводняться. Космонавты находились в первом корабле «Восход» в полетных костюмах без скафандров.

Полет корабля «Восход-2» состоялся 18 марта 1965 г. На борту находился командир летчик-космонавт П. И. Беляев и второй пилот летчик-космонавт А. А. Леонов.

После выхода космического корабля на орбиту была раскрыта шлюзовая камера. Шлюзовая камера развернулась с наружной стороны кабины, образовав цилиндр, в котором мог разместиться человек в скафандре. Изготовлен шлюз из прочной герметичной ткани, и в сложенном состоянии он занимает мало места.

Космический корабль «Восход-2» и схема шлюзования на корабле

1,4,9, 11 — антенны; 2 — телевизионная камера; 3 — баллоны со сжатым воздухом и кислородом; 5 — телевизионная камера; 6 — шлюз до наполнения; 7 — спускаемый аппарат; 8 — агрегатный отсек; 10 — двигатель системы торможения; А — наполнение шлюза воздухом; Б — выход космонавта в шлюз (люк открыт); В — выпуск воздуха из шлюза наружу (люк закрыт); Г — выход космонавта в космос при открытом наружном люке; Д — отделение шлюза от кабины.

Мощная система наддува обеспечила наполнение шлюза воздухом и создание в нем такого же давления, как и в кабине. После того как давление в шлюзе и в кабине выравнялось, А. А. Леонов надел ранец, в котором размещались баллоны с сжатым кислородом, подключил провода связи, открыл люк и «перешел» в шлюз. Покинув шлюз, он удалился на некоторое расстояние от корабля. С кораблем его связывала только тонкая нить фала, человек и корабль движутся рядом.

Двадцать минут А. А. Леонов находился вне кабины, из них двенадцать минут — в свободном полете.

Первый выход человека в космическое пространство позволил получить ценнейшую информацию для последующих экспедиций. Было доказано, что хорошо подготовленный космонавт даже в условиях открытого космоса может выполнять различные задания.

Корабль «Восход-2» был доставлен на орбиту ракетно-космической системой «Союз». Унифицированная система «Союз» начала создаваться под руководством С. П. Королева уже в 1962 г. Она должна была обеспечить не отдельные прорывы в космос, а его планомерное обживание как новой сферы обитания и производственной деятельности.

При создании ракеты-носителя «Союз» основной доработке подверглась головная часть, фактически она была создана заново. Это было вызвано единственным требованием — обеспечить спасение космонавтов при аварии на стартовой площадке и атмосферном участке полета.

«Союз» — третье поколение космических кораблей. Корабль «Союз» состоит из орбитального отсека, спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека.

В кабине спускаемого аппарата расположены кресла космонавтов. Форма кресла позволяет легче переносить перегрузки, возникающие при взлете и посадке. На кресле расположены ручка управления ориентацией корабля и ручка управления скоростью при маневрировании. Специальный амортизатор смягчает удары, возникающие при посадке.

На «Союзе» имеются две автономно действующие системы жизнеобеспечения: система жизнеобеспечения кабины и система жизнеобеспечения скафандра.

Система жизнеобеспечения кабины поддерживает в спускаемом аппарате и орбитальном отсеке привычные для человека условия: давление воздуха около 101 кПа (760 мм рт. ст.), парциальное давление кислорода около 21,3 кПа (160 мм рт. ст.), температуру 25—30°С, относительную влажность воздуха 40—60%.

Система жизнеобеспечения производит очистку воздуха, собирает и хранит отходы. Принцип работы системы очистки воздуха основан на использовании кислородосодержащих веществ, поглощающих углекислый газ и часть влаги из воздуха и обогащающих его кислородом. Регулирование температуры воздуха в кабине производится с помощью радиаторов, установленных на наружной поверхности корабля.

Ракета-носитель «Союз»

Стартовая масса, т - 300

Масса полезного груза, кг

«Союз» - 6800

«Прогресс» - 7020

Тяга двигателей, кН

I ступени - 4000

II ступени - 940

III ступени - 294

Максимальная скорость, м/с 8000

1— система аварийного спасения (САС); 2 —пороховые ускорители; 3 — корабль «Союз»; 4 — стабилизирующие щитки; 5 и 6 — топливные баки III ступени; 7 — двигатель III ступени; 8 — ферма между II и III ступенями; 9 — бак с окислителем I ступени; 10 — бак с окислителем I ступени; 11 и 12—баки с горючим I ступени; 13 — бак с жидким азотом; 14 — двигатель I ступени; 15 — двигатель II ступени; 16 — камера управления; 7 — воздушный руль.

Автобус подъехал к стартовой позиции. Из него вышли космонавты и направились к ракете. В руке у каждого чемоданчик. Очевидно, многие сочли, что там уложено самое необходимое для дальней дороги. Но если присмотреться внимательно, то можно заметить, что чемоданчик связан с космонавтом гибким шлангом.

Скафандр ведь необходимо непрерывно вентилировать, чтобы удалять выделяемую космонавтом влагу. В чемоданчике находится вентилятор с электроприводом и источник электроэнергии — аккумуляторная батарея.

Вентилятор засасывает воздух из окружающей атмосферы и прогоняет его через вентилирующую систему скафандра.

Подойдя к открытому люку корабля, космонавт отсоединит шланг и войдет в корабль. Заняв свое место в рабочем кресле корабля, он подсоединится к системе жизнеобеспечения скафандра и закроет иллюминатор шлема. С этого момента воздух в скафандр подается вентилятором (150—200 л в мин). Но если давление в кабине начнет падать, то включится аварийная подача кислорода из специально предусмотренных баллонов.

Варианты головного блока

I — с кораблем «Восход-2»; II—с кораблем «Союз-5»; III — с кораблем «Союз-12»; IV — с кораблем «Союз-19»

Космический корабль «Союз Т» создан на базе корабля «Союз». «Союз Т-2» впервые выведен на орбиту в июне 1980 г. экипажем в составе командира корабля Ю. В. Малышева и бортинженера В. В. Аксенова. Новый корабль создан с учетом опыта разработки и эксплуатации КК «Союз» — состоит из орбитального (бытового) отсека с агрегатом стыковки, спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека новой конструкции. На «Союзе Т» установлены новые бортовые системы, в том числе радиосвязи, ориентации, управления движением, и бортовой вычислительный комплекс. Стартовая масса корабля 6850 кг. Расчетная продолжительность автономного полета 4 суток, в составе орбитального комплекса 120 суток.

С. П. Уманский

1986 «Космонавтика сегодня и завтра»

21 июля 2011 года американский космический корабль Atlantis совершил свою последнюю посадку, поставившую точку в длительной и интереснейшей программе Space Transportation System. По целому ряду причин технического и экономического характера было решено прекратить эксплуатацию системы Space Shuttle. Тем не менее, от идеи многоразового космического корабля не отказались. В настоящее время разрабатывается сразу несколько подобных проектов, и некоторые из них уже успели показать свой потенциал.

Проект многоразового космического корабля «Спейс Шаттл» преследовал несколько основных целей. Одной из главных было сокращение стоимости полета и подготовки к нему. Возможность многократного применения одного и того же корабля в теории давала известные преимущества. Кроме того, характерный технический облик всего комплекса позволил заметным образом увеличить допустимые габариты и массу полезной нагрузки. Уникальной особенностью STS была возможность возвращения космических аппаратов на Землю внутри своего грузоотсека.

Тем не менее, в ходе эксплуатации было установлено, что удалось выполнить далеко не все поставленные задачи. Так, на практике подготовка корабля к полету оказалась слишком долгой и дорогой – по этим параметрам проект не укладывался в изначальные требования. В ряде случаев многоразовый корабль принципиально не мог заменить «обычные» ракеты-носители. Наконец, постепенное моральное и физическое устаревание техники приводило к самым серьезным рискам для экипажей.

В итоге было принято решение о прекращении эксплуатации комплекса Space Transportation System. Последний 135-й полет состоялся летом 2011 года. Четыре имевшихся корабля списали и передали музеям за ненадобностью. Самым известным последствием таких решений стал тот факт, что американская космическая программа на несколько лет осталась без собственного пилотируемого корабля. До сих пор астронавтам приходится попадать на орбиту при помощи российской техники.

Кроме того, на неопределенный срок вся планета осталась без используемых многоразовых систем. Впрочем, уже принимаются определенные меры. К настоящему времени американские предприятия разработали сразу несколько проектов многоразовых космических кораблей того или иного рода. Все новые образцы уже, как минимум, выведены на испытания. В обозримом будущем они также смогут поступить в полноценную эксплуатацию.

Boeing X-37

Основной компонент комплекса STS представлял собой орбитальный самолет. Эта концепция в настоящее время находит применение в проекте X-37 компании Boeing. Еще в конце девяностых годов «Боинг» и NASA начали изучать тематику многоразовых кораблей, способных находиться на орбите и летать в атмосфере. В начале прошлого десятилетия эти работы привели к старту проекта X-37. В 2006 году опытный образец нового типа дошел до летных испытаний со сбросом с самолета-носителя.

Аппарат Boeing X-37B в обтекателе ракеты-носителя. Фото US Air Force

Программа заинтересовала военно-воздушные силы США, и с 2006 года реализуется уже в их интересах, хотя и при определенном содействии со стороны NASA. По официальным данным, ВВС желают получить перспективный орбитальный самолет, способный выводить в космос различные грузы или выполнять разнообразные эксперименты. По разным оценкам, нынешний проект X-37B может использоваться и в иных миссиях, в том числе связанных с ведением разведки или выполнением полноценной боевой работы.

Первый космический полет аппарата X-37B состоялся в 2010 году. В конце апреля ракета-носитель Atlas V вывела аппарат на заданную орбиту, где он пробыл 224 дня. Посадка «по-самолетному» состоялась в начале декабря того же года. В марте следующего года начался второй полет, продолжавшийся до июня 2012-го. В декабре состоялся очередной запуск, а третья посадка была проведена только в октябре 2014 года. С мая 2015-го по май 2017-го опытный X-37B осуществлял свой четвертый полет. 7 сентября прошлого года начался очередной испытательный полет. Когда он завершится – не уточняется.

Согласно немногочисленным официальным данным, целью полетов является изучение работы новой техники на орбите, а также проведение различных экспериментов. Даже если опытные X-37B и решают задачи военного характера, заказчик и исполнитель не раскрывают подобную информацию.

В существующем виде изделие Boeing X-37B представляет собой самолет-ракетоплан характерного облика. Он отличается крупным фюзеляжем и плоскостями средней площади. Используется ракетный двигатель; управление осуществляется автоматикой или по командам с земли. По известным данным, в фюзеляже предусмотрен грузовой отсек длиной более 2 м и диаметром свыше 1 м, в котором можно разместить до 900 кг полезной нагрузки.

Прямо сейчас опытный X-37B находится на орбите и решает поставленные задачи. Когда он вернется на Землю – неизвестно. Сведения о дальнейшем ходе пока экспериментального проекта тоже не уточняются. По-видимому, новые сообщения об интереснейшей разработке появятся не ранее очередной посадки опытного образца.

SpaceDev / Sierra Nevada Dream Chaser

Еще одной версией орбитального самолета является корабль Dream Chaser от компании SpaceDev. Этот проект разрабатывался с 2004 года для участия в программе NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS), однако не смог пройти первый этап отбора. Тем не менее, компания-разработчик вскоре договорилась о сотрудничестве с фирмой United Launch Alliance, которая была готова предложить свою ракету-носитель Atlas V. В 2008 году SpaceDev вошла в состав корпорации Sierra Nevada, и вскоре после этого получила дополнительное финансирование для создания своего орбитального самолета. Позже появилось соглашение с Lockheed Martin о совместном строительстве опытной техники.

Опытный орбитальный самолет Dream Chaser. Фото NASA

В октябре 2013 года летный прототип аппарата Dream Chaser был сброшен с вертолета-носителя, после чего перешел в планирующий полет и выполнил горизонтальную посадку. Несмотря на поломку при посадке, прототип подтвердил расчетные характеристики. В дальнейшем были выполнены некоторые другие проверки на стендах. По их результатам проект был доработан, а в 2016 году стартовало строительство опытного образца для космических полетов. В середине прошлого года NASA, Sierra Nevada и ULA подписали соглашение о проведении двух орбитальных полетов в 2020-21 годах.

Не так давно разработчики аппарата Dream Chaser получили разрешение на проведение запуска в конце 2020 года. В отличие от ряда других современных разработок, первая космическая миссия этого корабля будет осуществляться с реальной нагрузкой. Корабль должен будет доставить на Международную космическую станцию определенные грузы.

В существующем виде многоразовый космический корабль Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser представляет собой самолет характерного облика, внешне напоминающий некоторые американские и зарубежные разработки. Машина имеет общую длину 9 м и оснащена треугольным крылом размахом 7 м. Для совместимости с существующими ракетами-носителями в будущем будет разработано складное крыло. Взлетная масса определена на уровне 11,34 т. Dream Chaser сможет доставлять на МКС 5,5 т груза и возвращать на Землю до 2 т. Спуск с орбиты «по-самолетному» связан с меньшими перегрузками, что, как ожидается, может быть полезным для доставки некоторого оборудования и образцов в рамках отдельных экспериментов.

SpaceX Dragon

По ряду причин, идея орбитального самолета в настоящее время не пользуется особой популярностью среди разработчиков новой космической техники. Более удобным и выгодным сейчас считается многоразовый корабль «традиционного» облика, выводимый на орбиту при помощи ракеты-носителя и возвращающийся на Землю без использования крыльев. Наиболее успешной разработкой такого рода является изделие Dragon от компании SpaceX.

Грузовой корабль SpaceX Dragon (миссия CRS-1) вблизи МКС. Фото NASA

Работы по проекту Dragon стартовали в 2006 году и выполнялись в рамках программы COTS. Целью проекта являлось создание космического корабля с возможностью неоднократных запусков и возвращений. Первый вариант проекта предполагал создание транспортного корабля, а в дальнейшем на его базе планировалось разработать пилотируемую модификацию. К настоящему времени Dragon в версии «грузовика» показал определенные результаты, тогда как ожидаемый успех пилотируемой версии корабля постоянно сдвигается по срокам.

Первый демонстрационный запуск транспортного корабля Dragon состоялся в конце 2010 года. После всех требуемых доработок NASA заказало полноценный запуск такого аппарата с целью доставки грузов на Международную космическую станцию. 25 мая 2012 года «Дракон» успешно пристыковался к МКС. В дальнейшем было проведено несколько новых запусков с доставкой грузов на орбиту. Важнейшим этапом программы стал пуск 3 июня 2017 года. Впервые в программы состоялся повторный запуск отремонтированного корабля. В декабре в космос отправился еще один аппарат, уже летавший к МКС. С учетом всех испытаний к настоящему времени изделия Dragon совершили 15 полетов.

В 2014 году компания SpaceX анонсировала перспективный пилотируемый корабль Dragon V2. Утверждалось, что этот аппарат, представляющий собой развитие существующего грузовика, сможет доставлять на орбиту или возвращать домой до семи космонавтов. Также сообщалось, что в будущем новый корабль сможет использоваться для облета Луны, в том числе с туристами на борту.

Как нередко случается с проектами компании SpaceX, сроки реализации проекта Dragon V2 несколько раз смещались. Так, из-за задержек с предполагаемым носителем Falcon Heavy дата первых испытаний переместилась на 2018 год, а первый пилотируемый полет постепенно «уполз» на 2019-й. Наконец, несколько недель назад компания-разработчик объявила о намерении отказаться от сертификации нового «Дракона» для пилотируемых полетов. В будущем такие задачи предполагается решать при помощи многоразовой системы BFR, которая еще не создана.

Транспортный корабль Dragon имеет полную длину 7,2 м при диаметре 3,66 м. Сухая масса – 4,2 т. Он способен доставлять к МКС полезную нагрузку весом 3,3 т и возвращать до 2,5 т груза. Для размещения тех или иных грузов предлагается использовать герметичный отсек объемом 11 куб.м и негерметичный 14-кубовый объем. Отсек без герметизации при спуске сбрасывается и сгорает в атмосфере, тогда как второй грузовой объем возвращается на Землю и осуществляет посадку на парашюте. Для коррекции орбиты аппарат оснащается 18 двигателями типа Draco. Работоспособность систем обеспечивается парой солнечных батарей.

При разработке пилотируемой версии «Дракона» были использованы определенные агрегаты базового транспортного корабля. При этом герметичный отсек пришлось заметным образом переработать для решения новых задач. Также изменились некоторые иные элементы корабля.

Lockheed Martin Orion

В 2006 году NASA и компания Lockheed Martin договорились о создании перспективного космического корабля, пригодного для многократного использования. Проект назвали в честь одного из самых ярких созвездий – Orion. На рубеже десятилетий, уже после завершения части работ, руководство Соединенных Штатов предложило отказаться от этого проекта, но после долгих споров его удалось спасти. Работы были продолжены и к настоящему времени привели к определенным результатам.

Перспективный корабль Orion в представлении художника. Рисунок NASA

В соответствии с исходной концепцией, корабль «Орион» должен был использоваться в разных миссиях. С его помощью предполагалось доставлять грузы и людей на Международную космическую станцию. Получив соответствующее оборудование, он мог бы отправиться к Луне. Также прорабатывалась возможность осуществления полета к одному из астероидов или даже к Марсу. Тем не менее, решение таких задач относили к отдаленному будущему.

Согласно планам прошлого десятилетия, первый испытательный запуск корабля Orion должен был состояться в 2013 году. На 2014-й планировали старт с астронавтами на борту. Полет к Луне можно было осуществить до конца десятилетия. Впоследствии график был скорректирован. Первый беспилотный полет перенесли на 2014 год, а запуск с экипажем – на 2017-й. Лунные миссии перенесли на двадцатые годы. К настоящему времени на следующее десятилетие были перенесены и полеты с экипажем.

5 декабря 2014 года состоялся первый испытательный запуск «Ориона». Корабль с имитатором полезной нагрузки был выведен на орбиту ракетой-носителем Delta IV. Через несколько часов после старта он вернулся на Землю и приводнился в заданном районе. Новые запуски пока не проводились. Впрочем, специалисты «Локхид-Мартин» и НАСА не сидели без дела. За несколько последних лет был построен ряд опытных образцов для проведения тех или иных испытаний в земных условиях.

Всего несколько недель назад началось строительство первого корабля Orion для пилотируемого полета. Его запуск запланирован на следующий год. Задача вывода корабля на орбиту будет возложена на перспективную ракету-носитель Space Launch System. Завершение текущих работ покажет реальные перспективы всего проекта.

Проект Orion предусматривает строительство корабля длиной порядка 5 м и диаметром около 3,3 м. Характерной чертой этого аппарата является большой внутренний объем. Несмотря на установку необходимой аппаратуры и приборов, внутри герметичного отсека остается чуть менее 9 куб.м свободного пространства, пригодного для установки тех или иных устройств, в том числе кресел экипажа. Корабль сможет брать на борт до шести астронавтов или определенный груз. Полная масса корабля определена на уровне 25,85 т.

Суборбитальные системы

В настоящее время реализуется несколько любопытных программ, не предусматривающих выведение полезной нагрузки на орбиту Земли. Перспективные образцы техники от ряда американских компаний смогут осуществлять только суборбитальные полеты. Такую технику предполагается использовать для проведения некоторых исследований или в ходе развития космического туризма. Новые проекты такого рода не рассматриваются в контексте развития полноценной космической программы, но все же представляют определенный интерес.

Суборбитальный аппарат SpaceShipTwo под крылом самолета-носителя White Knight Two. Фото Virgin Galactic / virgingalactic.com

Проекты SpaceShipOne и SpaceShipTwo от компаний Scale Composites и Virgin Galactic предлагают строительство комплекса в составе самолета-носителя и орбитального самолета. С 2003 года техника двух типов выполнила значительное число испытательных полетов, в ходе которых отрабатывались различные особенности конструкции и методики работы. Ожидается, что корабль типа SpaceShipTwo сможет брать на борт до шести пассажиров-туристов и поднимать их на высоту не менее 100-150 км, т.е. выше нижней границы космического пространства. Взлет и посадка должны осуществляться с «традиционного» аэродрома.

Компания Blue Origin с середины прошлого десятилетия прорабатывает иной вариант суборбитальной космической системы. Она предлагает выполнять подобные полеты при помощи связки ракеты-носителя и корабля по типу используемых в иных программах. При этом и ракета, и корабль должны быть многоразовыми. Комплекс получил название New Shepard. C 2011 года ракеты и корабли нового типа регулярно совершают испытательные полеты. Уже удалось отправить космический аппарат на высоту более 110 км, а также обеспечить безопасное возвращение как корабля, так и ракеты-носителя. В будущем система New Shepard должна будет стать одной из новинок в сфере космического туризма.

Многоразовое будущее

В течение трех десятилетий, с начала восьмидесятых годов прошлого века, основным средством доставки людей и грузов на орбиту в арсенале NASA был комплекс Space Transportation System / Space Shuttle. Ввиду морального и физического устаревания, а также в связи с невозможностью получения всех желаемых результатов эксплуатация «Шаттлов» была прекращена. С 2011 года США не располагает работоспособными многоразовыми кораблями. Более того, пока у них нет и собственного пилотируемого аппарата, вследствие чего астронавтам приходится летать на зарубежной технике.

Несмотря на прекращение эксплуатации комплекса Space Transportation System, американская космонавтика не отказывается от самой идеи многоразовых космических кораблей. Такая техника все еще представляет большой интерес и может использоваться в самых разных миссиях. На данный момент силами NASA и ряда коммерческих организаций разрабатывается сразу несколько перспективных космических кораблей, как орбитальных самолетов, так и систем с капсулами. На данный момент эти проекты находятся на разных стадиях и показывают разные успехи. В самое ближайшее время, не позднее начала двадцатых годов, большинство новых разработок дойдет до стадии испытательных или полноценных полетов, что позволит вновь изучить ситуацию и сделать новые выводы.

По материалам сайтов:
http://nasa.gov/
http://space.com/
http://globalsecurity.org/
https://washingtonpost.com/
http://boeing.com/
http://lockheedmartin.com/
http://spacex.com/
http://virgingalactic.com/
http://spacedev.com/

Ctrl Enter

Заметили ошЫ бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Возможно, произнося без каких-либо пояснений мудрёные словечки, профессионалы-ракетчики (и причисляющиеся к ним) видят себя отдельной интеллектуальной кастой. Но как быть обычному человеку, который, интересуясь ракетами и космосом, пытается слёту овладеть статьёй, пересыпанной непонятными сокращениями? Что такое БОКЗ, СОТР или ДПК? Что такое «мятый газ» и почему ракета «ушла за бугор», а носитель и космический корабль — два совершенно разных изделия — носят одно имя «Союз»? Кстати, БОКЗ — это не бокс по-олбански, а блок определения координат звёзд (в просторечии — звёздный датчик), СОТР — не яростное сокращение выражения «в порошок сотру», а система обеспечения теплового режима , а ДПК — не мебельный «древесно-полимерный композит», а самый что ни на есть ракетный (и не только) дренажно-предохранительный клапан . Но что делать, если ни в сноске, ни в тексте нет никаких расшифровок? Это проблема… Причём не столько читателя, сколько «написанта» статьи: второй раз его читать не будут! Чтобы избежать сей горькой участи, мы взяли на себя скромный труд по составлению краткого словарика ракетно-космических терминов, сокращений и названий. Разумеется, он не претендует на полноту, а в каких-то местах — и на строгость формулировок. Но, мы надеемся, он поможет читателю, интересующемуся космонавтикой. И кроме того, словарик можно дополнять и уточнять бесконечно — ведь космос бесконечен!..

Apollo — американская программа высадки человека на Луну, которая включала также испытательные полёты астронавтов на трёхместном корабле по околоземной и окололунной орбите в 1968—1972 годах.

Ariane-5 — название европейской одноразовой ракеты-носителя тяжёлого класса, предназначенной для выведения полезных грузов на околоземные орбиты и отлётные траектории. C 4 июня 1996 года до 4 мая 2017 года выполнила 92 миссии, из них 88 — полностью успешно.

Atlas V — название серии американских одноразовых ракет-носителей среднего класса, созданных компанией Lockheed Martin. C 21 августа 2002 года до 18 апреля 2017 года выполнена 71 миссия, из них 70 — успешно. Используется преимущественно для запуска космических аппаратов по заказам американских правительственных ведомств.

ATV (Automated Tranfer Vehicle) — название европейского одноразового автоматического транспортного корабля, предназначенного для снабжения МКС грузами и совершавшего полёты в период с 2008 по 2014 год (выполнено пять миссий).

BE-4 (Blue Origin Engine) — мощный маршевый жидкостный ракетный двигатель тягой 250 тс на уровне моря, работающий на кислороде и метане и разрабатываемый с 2011 года компанией Blue Origin для установки на перспективных ракетах-носителях Vulcan и New Glenn. Позиционируется как замена российскому двигателю РД-180. Первые комплексные огневые испытания намечены на первое полугодие 2017 года.

CCP (Commercial Crew Program) — современная государственная американская коммерческая пилотируемая программа, проводимая NASA и способствующая доступу частных промышленных фирм к технологиям изучения и освоения космического пространства.

CNSA (China National Space Agency) — английская аббревиатура государственного агентства, осуществляющего координацию работ по изучению и освоению космического пространства в КНР.

CSA (Canadian Space Agency) — государственное агентство, осуществляющее координацию работ по изучению космоса в Канаде.

Cygnus — название американского одноразового автоматического транспортного корабля, созданного компанией Orbital для снабжения МКС запасами и грузами. С 18 сентября 2013 года по 18 апреля 2017 года выполнено восемь миссий, из них семь — успешно.

Delta IV — название серии американских одноразовых ракет-носителей среднего и тяжёлого классов, созданных компанией Boeing в рамках программы EELV. C 20 ноября 2002 года по 19 марта 2017 года проведено 35 миссий, из них 34 — успешно. В настоящее время используется исключительно для запуска космических аппаратов по заказам американских правительственных ведомств.

Dragon — название серии американских частично многоразовых транспортных кораблей, разрабатываемых частной компанией SpaceX по контракту с NASA в рамках программы CCP. Способен не только доставлять грузы на МКС, но и возвращать их обратно на Землю. С 8 декабря 2010 года по 19 февраля 2017 года запущено 12 беспилотных кораблей, из них 11 — успешно. Начало лётных испытаний пилотируемого варианта намечено на 2018 год.

Dream Chaser — название американского многоразового транспортного орбитального ракетоплана, разрабатываемого с 2004 года компанией Sierra Nevada для снабжения орбитальных станций запасами и грузами (а в будущем, в семиместном варианте, — и для смены экипажа). Начало лётных испытаний намечено на 2019 год.

EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle) — программа эволюционного развития одноразовых ракет-носителей для использования (прежде всего) в интересах Министерства обороны США. В рамках программы, начатой в 1995 году, созданы носители семейств Delta IV и Atlas V; с 2015 года к ним присоединился Falcon 9.

EVA (Extra-Vehicular Activity) — английское название внекорабельной деятельности (ВКД) астронавтов (работы в открытом космосе или на поверхности Луны).

FAA (Federal Aviation Administration) — Федеральное управление гражданской авиации, регулирующее в США юридические вопросы коммерческих космических полётов.

Falcon 9 — название серии американских частично многоразовых носителей среднего класса, созданных частной компанией SpaceX. С 4 июня 2010 года по 1 мая 2017 года проведено 34 пуска ракет трёх модификаций, из них 31 — полностью успешный. До недавнего времени Falcon 9 служил как для выведения на орбиту беспилотных грузовых кораблей Dragon для снабжения МКС, так и для коммерческих пусков; сейчас включён в программу выведения на орбиту космических аппаратов по заказу американских правительственных ведомств.

Falcon Heavy — название американской частично многоразовой ракеты-носителя тяжёлого класса, разрабатываемой компанией SpaceX на основе ступеней носителя Falcon-9. Первый полёт запланирован на осень 2017 года.

Gemini — название второй американской пилотируемой космической программы, в ходе которой астронавты на двухместном корабле совершали околоземные полёты в 1965-1966 годах.

H-2A (H-2B) — варианты японской одноразовой ракеты-носителя среднего класса, предназначенной для выведения полезных грузов на околоземные орбиты и отлётные траектории. C 29 августа 2001 года по 17 марта 2017 года выполнено 33 пуска варианта H-2A (из них 32 успешных) и шесть пусков H-2B (все успешные).

HTV (H-2 Transfer Vehicle), он же «Коунотори», — название японского автоматического транспортного корабля, предназначенного для снабжения МКС грузами и совершающего полёты с 10 сентября 2009 года (выполнено шесть миссий, по плану осталось три).

JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) — агентство, осуществляющее координацию работ по исследованию космического пространства в Японии.

Mercury — название первой американской пилотируемой космической программы, в ходе которой астронавты на одноместном корабле совершали околоземные полёты в 1961-1963 годах.

NASA (National Aeronautics and Space Administration) — государственное управление, осуществляющее координацию работ по авиации и исследованиям космического пространства в США.

New Glenn — название частично многоразовой ракеты-носителя тяжёлого класса, разрабатываемой компанией Blue Origin для коммерческих запусков и использования в лунной транспортной системе. Анонсирована в сентябре 2016 года, первый пуск планируется на 2020-2021 годы.

Orion MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) — название многофункциональных пилотируемых кораблей, разрабатываемых NASA в рамках программы Exploration и предназначенных для полётов астронавтов на МКС и за пределы низкой околоземной орбиты. Начало лётных испытаний намечено на 2019 год.

Skylab — название первой американской космической станции, на которой в 1973-1974 годах работали три экспедиции астронавтов.

SLS (Space Launch System) — название американского семейства ракет-носителей сверхтяжёлого класса, разрабатываемых NASA в рамках программы Exploration и предназначенных для запуска элементов космической инфраструктуры (включая пилотируемые корабли Orion) на отлётные траектории. Начало лётных испытаний намечено на 2019 год.

SpaceShipOne (SS1) — название экспериментального многоразового суборбитального ракетоплана, созданного фирмой Scaled Composites, который стал первым негосударственным пилотируемым аппаратом, преодолевшим линию Кармана и добравшимся до космоса. Теоретически должен был нести экипаж из трёх человек, фактически управлялся одним пилотом.

SpaceShipTwo (SS2) — название многоразового многоместного (два пилота и шесть пассажиров) суборбитального ракетоплана фирмы Virgin Galactic, предназначенного для осуществления коротких туристических путешествий в космос.

Space Shuttle, иначе STS (Space Transportation System) — серия американских многоразовых пилотируемых транспортных космических кораблей, созданных по заказу NASA и Министерства обороны по государственной программе и совершивших 135 миссий в околоземное космическое пространство в период с 1981 по 2011 год.

Starliner (CST-100) — название американского частично многоразового пилотируемого транспортного корабля, разрабатываемого компанией Boeing по контракту с NASA в рамках программы CCP. Начало лётных испытаний намечено на 2018 год.

ULA (United Launch Alliance) — «Объединённый пусковой альянс», совместное предприятие, созданное в 2006 году компаниями Lockheed Martin и Boeing для экономически эффективной эксплуатации ракет-носителей Delta IV и Atlas V.

Vega — название европейской ракеты-носителя лёгкого класса, разработанной в международной кооперации при решающем участии Италии (компания Avio) для выведения полезных грузов на околоземные орбиты и отлётные траектории. С 13 февраля 2012 года по 7 марта 2017 года выполнено девять миссий (все — успешно).

Vulcan — название перспективной американской ракеты, предназначенной для замены носителей Delta IV и Atlas V. Разрабатывается с 2014 года «Объединённым пусковым альянсом» ULA. Первый пуск планируется на 2019 год.

X-15 — американский экспериментальный ракетоплан, созданный фирмой North American по заказу NASA и Министерства обороны для изучения условий полёта на гиперзвуковых скоростях и входа в атмосферу крылатых аппаратов, оценки новых конструкторских решений, теплозащитных покрытий и психофизиологических аспектов управления в верхних слоях атмосферы. Построено три ракетоплана, которые в 1959—1968 годах совершили 191 полёт, поставив несколько мировых рекордов скорости и высоты (в том числе 22 августа 1963 года достигнута высота 107 906 м).

Абляция — процесс уноса массы с поверхности твёрдого тела потоком набегающего газа, сопровождаемый поглощением теплоты. Лежит в основе абляционной теплозащиты, предохраняя конструкцию от перегрева.

«Ангара» — название российского КРК, а также семейства одноразовых модульных ракет-носителей лёгкого, среднего и тяжёлого классов, предназначенных для выведения полезных грузов на околоземные орбиты и отлётные траектории. Первый пуск лёгкой ракеты «Ангара-1.2ПП» состоялся 9 июля 2014 года, первый пуск тяжёлого носителя «Ангара-А5» — 23 декабря 2014 года.

Апогей — наиболее удалённая от центра Земли точка орбиты спутника (естественного или искусственного).

Аэродинамическое качество — безразмерная величина, отношение подъёмной силы летательного аппарата к силе лобового сопротивления.

Баллистическая траектория — путь, по которому движется тело при отсутствии действия на него аэродинамических сил.

Баллистическая ракета — летательный аппарат, который после отключения двигателя и выхода за пределы плотных слоёв атмосферы летит по баллистической траектории.

«Восток» — название первого советского одноместного пилотируемого корабля, на котором космонавты совершали полёты в период с 1961 по 1963 год. Также — открытое наименование серии советских одноразовых ракет-носителей лёгкого класса, созданных на базе межконтинентальной баллистической ракеты Р-7 и использовавшихся в период с 1958 по 1991 год.

«Восход» — название многоместной модификации советского пилотируемого корабля «Восток», на которой космонавты совершили два полёта в 1964—1965 годах. Также — открытое наименование серии советских одноразовых ракет-носителей среднего класса, использовавшихся в период с 1963 по 1974 год.

Газовый ракетный двигатель (газовое сопло) — устройство, которое служит для преобразования в тягу потенциальной энергии сжатого рабочего тела (газа).

Гибридный ракетный двигатель (ГРД) — частный случай химического реактивного двигателя; устройство, использующее для создания тяги химическую энергию взаимодействия компонентов топлива, пребывающих в различном агрегатном состоянии (например, жидкий окислитель и твёрдое горючее). На таком принципе построены двигатели ракетопланов SpaceShipOne и SpaceShipTwo.

Гномон — астрономический инструмент в виде вертикальной стойки, позволяющий по наименьшей длине тени определить угловую высоту солнца на небе, а также направление истинного меридиана. Фотогномон с цветовой калибровочной шкалой служил для документирования образцов лунного грунта, собранного во время миссий Apollo.

ЕКА (Европейское космическое агентство) — организация, осуществляющая координацию деятельности европейских государств по изучению космического пространства.

Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) — частный случай химического реактивного двигателя; устройство, использующее для создания тяги химическую энергию взаимодействия жидких компонентов топлива, хранящихся на борту летательного аппарата.

Капсула — одно из названий бескрылого спускаемого аппарата искусственных спутников и космических кораблей.

Космический аппарат — общее название различных технических устройств, предназначенных для выполнения целевых задач в космическом пространстве.

Космический ракетный комплекс (КРК) — термин, характеризующий совокупность функционально связанных элементов (технического и стартового комплекса космодрома, измерительных средств космодрома, наземного комплекса управления космического аппарата, ракеты-носителя и разгонного блока), обеспечивающих выведение космического аппарата на целевую траекторию.

Линия Кармана — согласованная на международном уровне условная граница космоса, пролегающая на высоте 100 км (62 мили) над уровнем моря.

«Мир» — название модульной советской/российской орбитальной космической станции, которая летала в 1986-2001 годах, принимая многочисленные советские (российские) и международные экспедиции.

МКС (Международная космическая станция) — название пилотируемого комплекса, который был создан на околоземной орбите усилиями России, США, Европы, Японии и Канады для проведения научных исследований, связанных с условиями длительного пребывания человека в космическом пространстве. Англоязычная аббревиатура ISS (International Space Station).

Многоступенчатая (составная) ракета — устройство, у которого по мере израсходования топлива происходит последовательный сброс использованных и ненужных для дальнейшего полёта элементов конструкции (ступеней).

Мягкая посадка — касание космического аппарата поверхности планеты или другого небесного тела, при котором вертикальная скорость позволяет обеспечить сохранность конструкции и систем аппарата и/или комфортные условия для экипажа.

Наклонение орбиты — угол между плоскостью орбиты естественного или искусственного спутника и плоскостью экватора тела, вокруг которого обращается спутник.

Орбита — траектория (чаще всего эллиптическая), по которой одно тело (например, естественный спутник или космический аппарат) движется относительно центрального тела (Солнца, Земли, Луны и т.д.). В первом приближении околоземная орбита характеризуется такими элементами, как наклонение, высота перигея и апогея и период обращения.

Первая космическая скорость — наименьшая скорость, которую необходимо придать телу в горизонтальном направлении у поверхности планеты, чтобы оно вышло на круговую орбиту. Для Земли — примерно 7,9 км/с.

Перегрузка — векторная величина, отношение суммы силы тяги и/или аэродинамической силы к весу летательного аппарата.

Перигей — ближайшая к центру Земли точка орбиты спутника.

Период обращения — промежуток времени, в течение которого спутник совершает полный оборот вокруг центрального тела (Солнца, Земли, Луны и т. д.)

Пилотируемый транспортный корабль нового поколения (ПТК НП) «Федерация» — многоразовый четырёх-шестиместный корабль, разрабатываемый Ракетно-космической корпорацией «Энергия» для обеспечения доступа в космос с российский территории (с космодрома Восточный), доставки людей и грузов на орбитальные станции, полётов на полярную и экваториальную орбиту, исследования Луны и посадки на неё. Создаётся в рамках ФКП-2025, начало лётных испытаний намечено на 2021 год, первый пилотируемый полёт со стыковкой с МКС должен состояться в 2023 году.

«Прогресс» — название серии советских (российских) беспилотных автоматических кораблей для доставки топлива, грузов и припасов на космические станции «Салют», «Мир» и МКС. С 20 января 1978 года по 22 февраля 2017 года запущено 135 кораблей различных модификаций, из них 132 — успешно.

«Протон-М» — название российской одноразовой ракеты-носителя тяжёлого класса, предназначенной для выведения полезных грузов на околоземные орбиты и отлётные траектории. Создана на базе «Протона-К»; первый полёт данной модификации состоялся 7 апреля 2001 года. До 9 июня 2016 года выполнено 98 пусков, из них 9 полностью и 1 частично неудачных.

Разгонный блок (РБ), наиболее близкий по смыслу западный эквивалент — «верхняя ступень» (upper stage), — ступень ракеты-носителя, предназначенная для формирования целевой траектории космического аппарата. Примеры: Centaur (США), «Бриз-М», «Фрегат», ДМ (Россия).

Ракета-носитель — в настоящее время единственное средство выведения полезной нагрузки (спутника, зонда, космического корабля или автоматической станции) в космическое пространство.

Ракета-носитель сверхтяжёлого класса (РН СТК) — условное наименование российской опытно-конструкторской разработки, предназначенной для создания средства выведения элементов космической инфраструктуры (включая пилотируемые корабли) на отлётные траектории (к Луне и Марсу).

Различные предложения по созданию носителя сверхтяжёлого класса на базе модулей ракет «Ангара-А5В», «Энергия 1К» и «Союз-5». Графика В. Штанина

Ракетный двигатель твёрдого топлива (РДТТ) — частный случай химического реактивного двигателя; устройство, которое использует для создания тяги химическую энергию взаимодействия твёрдых компонентов топлива, хранящихся на борту летательного аппарата.

Ракетоплан — крылатый летательный аппарат (самолёт), использующий для разгона и/или полёта ракетный двигатель.

РД-180 — мощный маршевый жидкостный ракетный двигатель тягой 390 тс на уровне моря, работающий на кислороде и керосине. Создан российским НПО «Энергомаш» по заказу американской фирмы Pratt and Whitney для установки на носители семейства Atlas III и Atlas V. Серийно производится в России и поставляется в США с 1999 года.

Роскосмос — краткое название Федерального космического агентства (в период с 2004 по 2015 год, с 1 января 2016 года — госкорпорация «Роскосмос»), государственной организации, которая осуществляет координацию работ по изучению и освоению космического пространства в России.

«Салют» — название серии советских долговременных орбитальных станций, которые летали по околоземной орбите в период с 1971 по 1986 год, принимая советские экипажи и космонавтов из стран социалистического содружества (программа «Интеркосмос»), Франции и Индии.

«Союз» — название семейства советских (российских) многоместных пилотируемых кораблей для полётов по околоземной орбите. С 23 апреля 1967 года по 14 мая 1981 года 39 кораблей совершали полёт с экипажем на борту. Также — открытое название серии советских (российских) одноразовых ракет-носителей среднего класса, использовавшихся для запуска полезных нагрузок на околоземные орбиты с 1966 по 1976 год.

«Союз-ФГ» — название российской одноразовой ракеты-носителя среднего класса, которая с 2001 года доставляет корабли — пилотируемые (семейства «Союз») и автоматические («Прогресс») — на околоземную орбиту.

«Союз-2» — название семейства современных российских одноразовых ракет-носителей лёгкого и среднего класса, которые с 8 ноября 2004 года выводят различные полезные грузы на околоземные орбиты и отлётные траектории. В вариантах «Союз-ST» с 21 октября 2011 года запускается с европейского космодрома Куру во Французской Гвиане.

«Союз Т» — название транспортного варианта советского пилотируемого корабля «Союз», который с апреля 1978 года по март 1986 года совершил 15 пилотируемых полётов к орбитальным станциям «Салют» и «Мир».

«Союз ТМ» — название модифицированного варианта советского (российского) транспортного пилотируемого корабля «Союз», который с мая 1986 года по ноябрь 2002 года совершил 33 пилотируемых полёта к орбитальным станциям «Мир» и МКС.

«Союз ТМА» — название антропометрического варианта модификации российского транспортного корабля «Союз», созданного для расширения допустимого диапазона роста и веса членов экипажа. С октября 2002 года по ноябрь 2011 года совершил 22 пилотируемых полёта к МКС.

«Союз ТМА-М» — дальнейшая модернизация российского транспортного корабля «Союз ТМА», которая с октября 2010 года по март 2016 года выполнила 20 пилотируемых полётов к МКС.

«Союз МС» — окончательный вариант российского транспортного корабля «Союз», который совершил первую миссию к МКС 7 июля 2016 года.

Суборбитальный полёт — движение по баллистической траектории с кратковременным выходом в космическое пространство. При этом скорость полёта может быть как меньше, так и больше местной орбитальной (вспомним американский зонд Pioneer-3, имевший скорость выше первой космической, но всё равно упавший на Землю).

«Тяньгун» — название серии китайских орбитальных пилотируемых станций. Первая (лаборатория «Тяньгун-1») была запущена 29 сентября 2011 года.

«Шэньчжоу» — название серии современных китайских трёхместных пилотируемых космических кораблей для полётов по околоземной орбите. С 20 ноября 1999 года по 16 октября 2016 года запущено 11 кораблей, из них 7 — с космонавтами на борту.

Химический реактивный двигатель — устройство, в котором энергия химического взаимодействия компонентов топлива (окислителя и горючего) преобразуется в кинетическую энергию реактивной струи, создающей тягу.

Электрический ракетный двигатель (ЭРД) — устройство, в котором для создания тяги рабочее тело (обычно хранящееся на борту летательного аппарата) разгоняется с помощью внешнего подвода электрической энергии (нагрев и расширение в реактивном сопле либо ионизация и разгон заряженных частиц в электрическом (магнитном) поле).

Ионный электроракетный двигатель имеет малую тягу, но большую экономичность, обусловленную высокой скоростью истечения рабочего тела

Система аварийного спасения — совокупность устройств для спасения экипажа космического корабля в случае аварии ракеты-носителя, т. е. при возникновении ситуации, в которой невозможен вывод на целевую траекторию.

Скафандр — индивидуальный герметичный костюм, обеспечивающий условия для работы и жизнедеятельности космонавта в разрежённой атмосфере или в космическом пространстве. Различаются аварийно-спасательные и скафандры для внекорабельной деятельности.

Спускаемый (возвращаемый) аппарат — часть космического аппарата, предназначенная для спуска и посадки на поверхность Земли или другого небесного тела.

Специалисты группы поиска и спасения рассматривают спускаемый аппарат китайского зонда «Чанъэ-5-Т1», вернувшийся на Землю после облёта Луны. Фото CNSA

Тяга — реактивная сила, приводящая в движение летательный аппарат, на котором установлен ракетный двигатель.

Федеральная космическая программа (ФКП) — основной документ Российской Федерации, определяющий перечень основных задач в области гражданской космической деятельности и их финансирование. Составляется на десятилетие. Текущая ФКП-2025 действует в период с 2016 по 2025 год.

«Феникс» — название опытно-конструкторской работы в рамках ФКП-2025 по созданию ракеты-носителя среднего класса для использования в составе космических ракетных комплексов «Байтерек», «Морской старт» и РН СТК.

Характеристическая скорость (ХС, ΔV) — скалярная величина, характеризующая изменение энергии летательного аппарата при использовании ракетных двигателей. Физический смысл — скорость (измеряется в метрах в секунду), которую приобретёт аппарат, двигаясь по прямой только под действием силы тяги при определённых затратах топлива. Используется (в том числе) для оценки затрат энергии, потребных на выполнение ракетодинамических маневров (потребная ХС), либо располагаемой энергетики, определяемой бортовым запасом топлива или рабочего тела (располагаемая ХС).

Вывоз на старт ракеты-носителя «Энергия» с орбитальным кораблём «Буран»

«Энергия» — «Буран» — советский КРК с ракетой-носителем сверхтяжёлого класса и многоразовым крылатым орбитальным кораблём. Разрабатывался с 1976 года как ответ американской системе Space Shuttle. В период с мая 1987 года по ноябрь 1988 года совершил два полёта (с массогабаритным аналогом полезной нагрузки и с орбитальным кораблём соответственно). Программа закрыта в 1993 году.

ЭПАС (экспериментальный полёт «Аполлон» — «Союз») — совместная советско-американская программа, в ходе которой в 1975 году пилотируемые корабли «Союз» и Apollo совершили взаимный поиск, стыковку и совместный полёт по околоземной орбите. В США известна как ASTP (Apollo-Soyuz Test Project).