Космически полет

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Международната космическа станция в околоземна орбита

Космически полет е пътуване в или през открития космос, което се извършва с космически апарат, който може да бъде или да не бъде пилотиран. Примери за пилотирани космически полети са съветската програма Союз или съвременната Международна космическа станция, а за непилотирани – космическите сонди, които напускат земната орбита, или комуникационните сателити в орбита около земята. Непилотираните апарати се управляват от разстояние, обикновено от Земята, или са напълно автономни роботи.

Космическите полети се използват за изследване на Космоса, както и за стопански дейности, като космически туризъм или в телекомуникациите. Други техни приложения са космическите обсерватории, разузнавателните спътници и наблюдателните спътници.

Обикновено космическите полети започват с изстрелването на ракета, която осигурява първоначалния тласък за преодоляване на гравитацията и за издигане на космическия апарат от повърхността на Земята. След достигането до открития космос, движението на апарата, с или без собствено задвижване, следва закономерностите на астродинамиката. Някои апарати остават в открития космос за неопределен период от време, други се разрушават при повторно навлизане в атмосферата, а трети достигат до повърхността на планета или естествен спътник.

История[редактиране | edit source]

Циолковски – „бащата на пилотираните космически полети“

Първият реалистичен възглед за осъществяване на пътуване в космоса се приписва на Константин Циолковски. Най-известният му труд Исследование мировых пространств реактивными приборами („Изследване на космическото пространство с помощта на реактивния двигател“) е издаден през 1903 г., но тази теоретична творба не оказва голямо влияние върху научната общност извън Русия.

Космическите полети се превръщат във възможни от инженерна гледна точка след разработката на Робърт Годард от 1919 г., озаглавена „Метод за достигане на пределни височини“. Предложеното от него приложение на дюзата на Лавал в двигатели с течно гориво за ракети дава достатъчен тласък за осъществяване идеята за междупланетно пътуване. Той също така доказва чрез опити в лаборатория, че ракетите ще работят дори когато се намират във вакуума на космоса. Не всички учени по негово време вярвали, че е прав. Изследването на Годард оказва изключително влияние върху Херман Оберт и Вернер фон Браун, които по-късно се превръщат в ключови фигури за осъществяването на космическите полети.

Първата ракета, която достига космическото пространство и се издига на височина над 100 km от повърхостта на Земята, е немската Фау-2 (първият суборбитален космически полет според съвременната терминология). Това се случва през юни 1944 г. Тринайсет години по-късно – на 4 октомври 1957 г., СССР изстрелва Спутник-1, който се превръща в първия изкуствен спътник на Земята. Първият пилотиран космически полет е на Восток 1, осъществен на 12 април 1961 г. от съветския космонавт Юрий Гагарин, който извършва една пълна обиколка на Земята. Основните лица, отговорни за реализирането на мисията Восток 1 на Космическата програма на СССР, са ракетните инженери Сергей Корольов и Керим Керимов.[1]

Ракетите засега остават единственото средство за достигане до космическото пространство. Другите неракетни технологии за изстрелване в космоса, като свърхзвуковите реактивни самолети, все още не могат да достигнат необходимата за излизане в орбита скорост.


Фази на космическите полети[редактиране | edit source]

Изстрелване[редактиране | edit source]

Сатурн V на площадката преди изстрелването на Аполо 4

Изстрелването на ракета с цел космически полет обикновено започва от космодрум, който може да бъде оборудван с комплекси за изстрелване и стартови площадки за вертикално изстрелване на ракети, както и устройства за излитане и кацане на товарни самолети и други летателни апарати. Космодрумите се разполагат на голямо разстояние от населени места от съображения за безопасност. За изстрелване на междуконтинентални балистични ракети се използват различни специални устройства, като подводници и корабни платформи.

Изстрелването обикновено е ограничено до определени времеви прозорци, зависещи от положението на небесните тела и орбитите им спрямо мястото на изстрелване. Най-голямо влияние често оказва самото въртене на Земята. След като бъдат изстреляни, орбитите на летателните апарати обикновено попадат в рамките на относително константни плоски равнини при фиксиран ъгъл спрямо оста на Земята и Земята се върти в същата тази орбита.

Достигане до космоса[редактиране | edit source]

Ракетата „Протон Звезда“, излитаща от стартовата площадка

Най-често използваното определение за открит космос е всичко, което се намира отвъд линията на Ка̀рман, която е разположена на 100 km над повърхността на Земята.

Засега космосът може да бъде достигнат само с ракети. Двигателите на конвенционалните самолети не могат да достигнат космоса поради липсата на кислород. Ракетите използват ракетно гориво, за да постигнат тласък, който да генерира необходимото изменение на скоростта (наричано в орбиталната механика Δv (delta-v)) за достигнане до орбиталното пространство. Задвижващите системи за различни приложения включват:

Пилотираните ракетни мисии обикновено разполагат със системи за катапултиране, за да могат космонавтите да се спасят в случай на катастрофа.

Съществуват много алтернативни идеи за осъществяване на космически полет, като например космически асансьор[3].

Излизане от орбита[редактиране | edit source]

Достигането до затворена орбита не е от особено значение за лунните и междупланетни полети. Някои от ранните съветски космически апарати успешно достигат до много големи височини, без да навлизат в орбита. По-късно НАСА обмисля изстрелването на апаратите от мисиите Аполо направо към Луната, но в крайна сметка приема стратегията те първо да се изведат временно на околоземна орбита и след няколко обиколки с вторично изгаряне да се изпратят към Луната. За тази цел е нужно допълнително гориво, тъй като временната орбита трябва да има достатъчно висок перигей, за да предотврати връщане на апарата.

От друга страна временната орбита значително опростява планирането на мисиите на Аполо по няколко начина. Тя силно увеличава допустимия стартов прозорец, подобрявайки вероятността за успешно изстрелване. Престоят на временна орбита дава възможност на екипажа и наземния контрол да извършат внимателни проверки на апарата след натоварванията на изстрелването и преди продължителния полет до Луната. При необходимост екипажът може да бъде върнат бързо на Земята или евентуални проблеми да се отстранят от друга мисия до околоземна орбита. Също така при отвъдлунни полети временната орбита дава възможност за избор на траектории, избягващи най-плътните части на радиационния пояс на Ван Алън.

При мисиите Аполо недостатъците на временната орбита са редуцирани, като тя е подбирана колкото се може по-ниска. Например, Аполо 15 използва необичайно ниска, дори в рамките на проекта Аполо, орбита с височина 171 на 169 km. На толкова малка височина се наблюдава значително атмосферно съпротивление, което не е от голямо значение, поради краткия престой, и е донякъде компенсирано чрез непрекъснато изпускане на водород от третата степен на ракетата-носител Сатурн V.

Роботизираните мисии не изискват възможност за прекъсване или минимизиране на радиацията, а съвременните пускови съоръжения успешно се справят и с кратки стартови прозорци, поради което космическите сонди до Луната и планетите от Слънчевата система обикновено се изстрелват по преки траектории.

Навлизане в атмосферата и приземяване[редактиране | edit source]

Самолет Феърчайлд C-119 Флаинг Бокскар улавя във въздуха капсула на разузнавателен спътник от програмата Корона

Космическите апарати в орбита имат голяма кинетична енергия, която трябва да бъде намалена, за да може апаратът да се приземи успешно без да се изпари в атмосферата. Този процес обикновено налага използването на специални методи за защита от аеродинамично нагряване. Според теоретичния модел на обратното навлизане в атмосферата, разработен от Хари Джулиан Алън, по-малко от 1% от кинетичната енергия се трансформира в топлина в апарата, а останалата се разсейва в атмосферата.

Капсулите на американските апарати от сериите Джемини и Аполо са предвидени за приземяване при относително ниски скорости, което се осъществява с помощта на парашути в морето. Съветските капсули за приземяване от програмата Союз използват забавителни ракети, тъй като са предназначени за приземяване на сушата. Совалките се приземяват подобно на самолети, влизайки в контакт със земята под малък ъгъл, но при по-висока скорост.

В някои случаи космическите апарати не са се приземявали самостоятелно, а са улавяни във въздуха от предназначен за целта самолет, докато се спускат в атмосферата с парашут. Този метод е използван при приземяването на разузнавателните спътници от американската програма Корона.

Източници[редактиране | edit source]

  1. Питър Бонд, Кратка биография: лт.-ген. Керим Керимов, „Индипендънт“, 7 април 2003 г.
  2. Резюме за сп. „Клуб Криле“, бр. 40, София, 1999 г. Инж. Тони Кънев. Нови космически технологии.
  3. http://bnt.bg/bg/news/view/34574/kosmicheski_asansior Космически асансьор, Автор: Биляна Бонева, Новини на БНТ1