Descubrimientos científicos que nos llevaron al espacio: Cohetes. La historia de la aparición de los cohetes. Donde se fabrican los cohetes.

¿Qué es un cohete espacial? ¿En qué se diferencia del habitual? Un cohete espacial es un cohete compuesto, de múltiples etapas y de combustible líquido. ¡A nadie se le ocurrió un cohete así en forma terminada de inmediato!

Los primeros cohetes simples aparecieron en el siglo XIII en China.

Los bocetos y dibujos de los primeros cohetes de etapas múltiples aparecieron en los trabajos del técnico militar Konrad Haas (1556) y el científico Kazimir Semenovich (1650). Es él, según muchos expertos, el primer inventor de un cohete de varias etapas. Pero estos eran proyectos de ingeniería militar. Ni Haas ni Semenovich pretendían utilizarlos con fines espaciales.

El primero en proponer la idea de utilizar un cohete de varias etapas para vuelos espaciales fue
en el siglo XVII... Cyrano de Bergerac en su cuento fantástico Viaje a la luna (1648).

Pero el hecho es que un cohete ordinario de etapas múltiples en combustible sólido(principalmente pólvora ofrecida) no era adecuado para vuelos espaciales. Se necesitaba un tipo de combustible fundamentalmente diferente.

Y finalmente, a principios del siglo XX, en 1903, nuestro compatriota K. E. Tsiolkovsky descubrió cómo enseñar a un cohete a volar en el espacio. ¡Se le ocurrió el combustible LÍQUIDO de dos componentes! - Primer diseño propuesto Cohete espacial¡con un motor a reacción líquido! Este es su gran mérito. Y es por eso que Tsiolkovsky es considerado uno de los fundadores de la astronáutica (aunque no logró ofrecer un diseño de cohete viable). "Uno de" - porque solo hay tres de ellos. Además de nuestro Tsiolkovsky, este también es el estadounidense Robert Goddard y el alemán Hermann Oberth.

Goddard en 1914 fue el primero en proponer finalmente un prototipo de un cohete espacial real: un cohete de combustible líquido de varias etapas. Es decir, Goddard reunió dos ideas fundamentales: la idea de etapas múltiples y la idea de combustible líquido. Multietapa + Combustible líquido = Cohete espacial. Es decir, el proyecto de un cohete espacial real apareció por primera vez precisamente en las obras de Goddard. Además, el diseño del cohete Goddard prevé una separación secuencial de etapas. Fue Goddard quien, en 1914, recibió por primera vez una patente para la invención de cohetes de etapas múltiples.
Además, Goddard se dedicó no solo a los cálculos teóricos. ¡También era práctico! En 1926, fue el propio Goddard quien construyó el primer cohete de propulsor líquido (combustible líquido) del mundo. ¡Construido y lanzado! (Aunque no a una altitud muy alta, ¡pero esta fue solo la primera prueba!)
Así que si la frase “inventó el cohete espacial” se refiere a alguien en mayor medida es precisamente a Goddard.

Solo uno de los tres “padres”, Hermann Oberth, estaba destinado a presenciar los lanzamientos de cohetes espaciales de etapas múltiples. En 1923, se publicó su libro, en el que proponía un cohete de dos etapas para vuelos espaciales. ¡El lanzamiento de este trabajo tuvo una gran resonancia en la sociedad! Incluso el periódico soviético Pravda escribió repetidamente sobre la idea del "profesor alemán Oberth, a quien se le ocurrió una forma de volar al espacio". Oberth también era practicante. También construyó su propio cohete.

Además de los tradicionalmente llamados tres "padres", quizás también se pueda nombrar al cuarto fundador de la astronáutica, Yuri Kondratyuk, quien en su obra "A los que leerán para construir" dio diagrama de circuito y una descripción de un cohete de oxígeno-hidrógeno de 4 etapas. El trabajo en el manuscrito comenzó en 1916 y se completó en 1919. Kondratyuk es famoso, en primer lugar, por el hecho de que fue él quien calculó la ruta de vuelo óptima hacia la Luna. Estos cálculos fueron utilizados por la NASA en el programa lunar Apolo. La trayectoria propuesta por él en 1916 se denominó más tarde "ruta Kondratyuk".

Ayer el Presidente visitó Samara, donde visitó a uno de los principales empresas rusas- OJSC Rocket and Space Center (RCC) Progress - y celebró una reunión sobre el desarrollo socioeconómico de la región.

Vladimir Putin comenzó a inspeccionar los productos de la fábrica directamente desde el helipuerto en el sitio de la fábrica. Aquí, al presidente se le mostraron muestras de equipos de aviación y agua. El jefe de Estado incluso se sentó al timón del avión turbohélice bimotor Rysachok, que se produce en la empresa.

La historia de la empresa comenzó con los aviones. Desde 1917, fue la Planta Estatal de Aviación No. 1 y estaba ubicada en Moscú. Y nació un taller de reparación de bicicletas allá por 1894, y todo empezó a partir de ahí. La planta fue evacuada a Samara (entonces llamada Kuibyshev) en 1941. Desde aquí, los aviones de ataque Il-2 e Il-10, los cazas MiG-3 fueron enviados al frente. Y en 1959, el primer misil balístico intercontinental en serie despegó del sitio de prueba de Baikonur, desde el 12 de abril de 1961, todos los lanzamientos de nacionales tripulaciones espaciales producido en portaaviones Samara.

La historia moderna de la empresa también es exitosa. A Vladimir Putin se le mostró y se le habló de las relaciones internacionales y proyectos prometedores fábrica. Por ejemplo, el proyecto internacional Soyuz, que se está implementando en el Centro Espacial de Guayana, involucra alrededor de 50 lanzamientos de vehículos de lanzamiento durante 15 años, lo que proporciona a Progress un pedido a largo plazo para la producción de cohetes de clase Soyuz-ST.

La compañía está trabajando en proyectos espaciales prometedores para la creación de nuevos cohetes de clase media del tipo Soyuz-5, vehículos de lanzamiento de clases pesadas y superpesadas para vuelos a la Luna y Marte, producción de pequeñas naves espaciales y otros de alta tecnología. proyectos

En el taller de montaje y prueba de vehículos de lanzamiento utilizados para el lanzamiento tripulado y transporte naves espaciales, al presidente se le mostraron vehículos de lanzamiento tanto en serie como prototipos, el producto principal de la empresa.

como se dijo CEO planta Alexander Kirilin, durante 50 años en el Samara RCC, se han creado nueve modificaciones de vehículos de lanzamiento de clase media: Vostok, Molniya, Soyuz. Y a lo largo de los años, se han lanzado más de 1800 de ellos, y también 980 naves espaciales, que también se fabrican en Progress. Además, resuelven muchos problemas, incluidos los objetivos de seguridad nacional, científicos y económicos.

Por la noche, en el edificio administrativo de la planta, Vladimir Putin celebró una reunión sobre desarrollo social y económico. Región de Samara. Sus participantes fueron ministros del gobierno, el viceprimer ministro Dmitry Rogozin y líderes grandes empresasáreas de refinación de petróleo, automotriz, aeroespacial y vivienda.

Capítulo 1

Introducción a la tecnología espacial y de cohetes

Etapas de desarrollo de cohetes y tecnología de cohetes.

La historia del desarrollo de los cohetes se remonta a la antigüedad. La aparición de los cohetes está indisolublemente ligada a la invención de la pólvora, cuyos productos de combustión crean una fuerza reactiva capaz de impartir una velocidad relativamente alta al cohete. La literatura indica que la receta para hacer pólvora se conocía en China, India, países árabes, pero aún se desconoce dónde apareció por primera vez la pólvora. Se cree que los cohetes ("flechas de fuego") se utilizaron en China ya en los siglos X-XII.

El uso de cohetes como armas siempre ha estado condicionado por las capacidades energéticas relativamente altas de los cohetes, lo que hace que los cohetes sean efectivos en el combate. Sin embargo, la constante rivalidad de otros tipos de lanzamiento de proyectiles, por regla general, condujo en muchas etapas de la creación de cohetes al abandono del uso de este último. La razón principal de la falla fue la baja precisión de dar en el blanco con misiles en comparación con los sistemas de la competencia. Esto se debe al hecho de que en los sistemas sin cohetes, el mensaje de la velocidad requerida para el proyectil, bala, etc. se lleva a cabo en una pequeña sección del movimiento del proyectil a lo largo de la guía, que se puede señalar con bastante precisión en el objetivo.

Como resultado, es posible orientar el vector de velocidad del proyectil, cuyo valor se forma cuando el proyectil se mueve en el cañón, con mayor o menor precisión, y se ve relativamente poco afectado por las condiciones externas del vuelo del proyectil. Sin embargo, estas mismas condiciones requieren que el proyectil reciba grandes aceleraciones y, en consecuencia, grandes cargas provocadas por las reacciones que actúan sobre el dispositivo propulsor. Esto hace que sea necesario fabricar un sistema de proyectiles sin cohetes que sea mucho más pesado que la masa del proyectil (cientos de veces).

EN sistema de misiles el mensaje de velocidad del proyectil ocurre principalmente fuera del lanzador, en una sección relativamente larga de la trayectoria de vuelo. Esto lleva al hecho de que la aceleración del proyectil es pequeña, por lo tanto, las cargas en el sistema de lanzamiento también son pequeñas. El peso del lanzacohetes se vuelve comparable al peso del cohete y puede diferir solo unas pocas veces.

Las "flechas de fuego" fueron ampliamente utilizadas en la India. Los europeos (británicos) se encontraron por primera vez con "flechas de fuego" durante la colonización de la India. Un ingeniero militar, el coronel William Congreve, se encargó de estudiarlos. Llevó los misiles a Inglaterra, los mejoró y logró que el ejército británico los adoptara. Los misiles se utilizaron ampliamente y con éxito en los combates del ejército británico. Entonces, en 1807, durante la guerra con Napoleón, la flota inglesa durante el asedio de Copenhague destruyó casi por completo la ciudad con la ayuda de cohetes. número 2 página 152 fig. 7; página 159 fig. 11. La aparición de misiles en el arsenal de Inglaterra obligó a que fueran llevados a otros países.

En Rusia, los cohetes se describen en la "Carta" de Anisim Mikhailov, escrita por él entre 1607 y 1621. Bajo Pedro I, los cohetes fueron ampliamente utilizados en el ejército ruso. A principios de los años 80 del siglo XVII, se estableció el Rocket Institute en Moscú, que luego se trasladó a San Petersburgo. A principios del siglo XVIII, se creó un cohete de señales que estuvo en servicio con el ejército ruso durante más de un siglo y medio. asunto 2, página 159 figura 11.

Uno de los primeros creadores de cohetes militares para el ejército ruso fue el general Alexander Dmitrievich Zasyadko (1779 - 1837), quien creó exitosos cohetes de rebote e incendiarios que se utilizaron en las compañías de cohetes y baterías del ejército ruso.

En los años 40 del siglo pasado, el científico ruso General Konstantinov K. I. desarrolló fundamentos cientificos cálculo y diseño de cohetes de pólvora. número 2 pág.160 fig. 12. Utilizando sus métodos, se crearon cohetes con un campo de tiro de hasta 4-5 km, que se convirtieron en un arma eficaz del ejército ruso.

Sin embargo, el desarrollo de la artillería estriada en la segunda mitad del siglo XIX, que permitió obtener un mayor alcance de fuego y más alta precisión y cohetes desplazados de dispersión de menor impacto. Como ya se señaló, el impacto de cargas externas (aerodinámicas, causadas por imprecisión en la fabricación del proyectil, instalación propulsora, etc.) en el proyectil durante el vuelo en la sección de aceleración bajo la acción de una fuerza reactiva conduce a grandes desviaciones angulares de el vector de velocidad del proyectil del valor requerido, y por lo tanto a las desviaciones de los parámetros el movimiento del proyectil a lo largo de la trayectoria. Estas desviaciones superaron significativamente las desviaciones similares de los cañones de artillería desarrollados en la segunda mitad del siglo XIX, la precisión de disparar cohetes fue mucho menor que la precisión de los proyectiles al disparar con estos cañones. Esta fue la razón de la negativa a utilizar misiles como proyectiles para alcanzar objetivos.

En el curso del desarrollo de los métodos de lucha armada durante el período de rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología a fines del siglo XIX y principios del XX, hubo una transición a las guerras posicionales, cuya realización requirió una gran tensión en toda la economía. y el potencial moral de los países enemigos y el gasto de grandes recursos humanos, la organización de la gestión económica de estos países, las fuerzas de maniobra y los medios en todo el país.

En el curso de tales guerras, los requisitos para la posibilidad de atacar objetivos enemigos a una distancia considerable de la línea del frente de la lucha armada de los ejércitos combatientes aumentaron constantemente. Dichas instalaciones incluían centros de control, centros de comunicación de todo tipo, los centros más importantes de suministro de energía, producción industrial, acumulación de tropas, equipo militar y los principales almacenes de diversas existencias. Causar daño moral a la población del país y reducir su recursos laborales se consideró posible atacar en general asentamientos enemigo.

Uno de los primeros intentos de crear un medio para lanzar un proyectil real muy por detrás de las líneas enemigas (según los conceptos de esa época) fue la creación en Alemania durante la Primera Guerra Mundial de un arma de ultra largo alcance diseñada para disparar a objetivos. ubicado a una distancia de 200-250 km del arma.

La experiencia única de usar esta arma mostró que la efectividad de dicho sistema de lanzamiento es extremadamente baja. Para lanzar un proyectil que pesaba 7 kilogramos al objetivo, era necesario crear un arma que pesaba 350 toneladas, con una cadencia de tiro baja, con una capacidad de supervivencia muy baja debido a la carga extremadamente alta en el cañón cuando se disparaba.

Además, la desviación circular del proyectil desde el punto de mira, igual a 2 km, era tan grande que era realmente posible disparar a objetivos de área como Gran ciudad Eso fue París. Esto demostró que con tales parámetros de dispersión, solo se puede lograr un aumento en la eficiencia a un nivel aceptable mediante un fuerte aumento (cientos de veces) en la masa de la ojiva. Es decir, era imposible tener éxito en la forma de usar los sistemas receptores para entregar tal carga al objetivo.

El desarrollo de la aviación en las dos primeras décadas del siglo XX podría sugerir que el uso de aeronaves resolvería el problema. Ya al ​​final de la Primera Guerra Mundial, todos los principales países beligerantes crearon bombarderos capaces de lanzar hasta una tonelada o más de carga de bombas a una distancia de 300-350 km (Fridrichshafen G-IV, Gotha G-V en Alemania), ( Handley Page H-12, Handley Page H-15 en Inglaterra), (Ilya Muromets en Rusia), (Martin MB en EE. UU.). Es cierto que durante la Primera Guerra Mundial, prácticamente no se llevó a cabo un solo ataque aéreo contra objetivos enemigos en la retaguardia profunda, a excepción de varios bombardeos realizados por aeronaves alemanas. Pero la experiencia acumulada en el uso de la aviación para atacar a las tropas terrestres enemigas en la vanguardia y cerca de la retaguardia militar, la tendencia en el desarrollo de la aviación (aumento del rango de vuelo, velocidad, capacidad de carga, desarrollo de armamento de aviones) hizo posible crear teorías de aviación guerras, cuyos fundadores demostraron que en tales guerras prácticamente solo las fuerzas de aviación pueden reprimir la resistencia enemiga, causar daños irreparables a la economía del enemigo y desmoralizar a la población. Pero los autores de estas teorías no tuvieron en cuenta las capacidades de combate de los sistemas de defensa aérea en desarrollo basados ​​en el uso de aviones de combate modernos, artillería antiaérea, detección temprana de aviones enemigos atacantes, comunicaciones y control. El desarrollo de la defensa aérea hizo posible maniobrar incluso con fuerzas limitadas, proporcionando contramedidas locales en medios defensivos.

Comprender esto llevó al hecho de que en países con una base científica y técnica desarrollada (EE. UU., URSS, Alemania), surgió la idea de crear combate. aeronave- robots que combinan las capacidades de las aeronaves para alcanzar objetivos remotos con una carga útil significativa a bordo con un aumento en la confiabilidad de la tarea a un costo comparable de recursos materiales para la creación y producción de estos dispositivos, ya sea a través de su uso masivo en un versión relativamente barata, o aumentando su invulnerabilidad al volar en tales trayectorias y a tal velocidad, que los hacía inaccesibles para los sistemas de defensa aérea de la época. Los científicos e ingenieros alemanes lograron el mayor éxito en la implementación de esta idea. En gran medida, esto se debió al hecho de que en los países europeos, los vencedores de la Primera Guerra Mundial (Inglaterra, Francia, Italia), en los EE. UU. y la URSS, se le dio una gran influencia al desarrollo de la aviación militar que se justificó a sí mismo. Y en Alemania, el Tratado de Paz de Versalles prohibió la posesión y el desarrollo de tales aviones, y las fuerzas de los científicos se dirigieron a la creación de medios de ataque no convencionales, una herramienta para reprimir objetivos traseros, que no estaban sujetos a las restricciones de la paz. tratado. El misil de crucero no tripulado V-1 (FZG-76) y el misil balístico V-2 (A4) resultaron ser uno de esos instrumentos.

En Alemania, que conservó en gran medida su potencial científico y técnico, y a mediados de los años 30 recibió oportunidades económicas para crear nuevos sistemas de armas, fue posible crear un vehículo balístico no tripulado mucho más potente y eficiente que en otros países y diseñar equipos terrestres. unidades, organizar su producción en masa, así como la producción de unidades de equipos terrestres, para probar todo el sistema de misiles de combate, para encontrar, crear y probar los principios organizativos y operativos de aplicación.

La creación de vehículos aéreos no tripulados como los proyectiles V-1 y los misiles balísticos guiados V-2 y el uso de la experiencia en su operación y uso en combate ha intensificado considerablemente el trabajo en sistemas de guerra similares que se están realizando en varios países del mundo, especialmente en el URSS y Estados Unidos.

Fue la instalación de un sistema de control a bordo de un misil balístico lo que hizo posible aumentar la precisión de disparar un misil a objetivos pequeños y hacerlo competitivo en términos de eficiencia con cualquier sistema de misiles.

En la Unión Soviética, en marzo de 1946, en la primera sesión de posguerra del Soviet Supremo de la URSS, entre otras tareas principales para el desarrollo del país, se convocó la tarea de asegurar el trabajo en el desarrollo de la tecnología a reacción. En 1946, por Decreto del Comité Central del PCUS y el Consejo de Ministros de la URSS, se tomó la decisión de crear nuevas organizaciones de investigación, desarrollo y prueba y desarrollar las existentes, cuyas actividades deberían estar dirigidas a crear misiles de varias clases. y propósitos, principalmente misiles balísticos de largo alcance, equipo de tierra que proporciona su preparación, lanzamiento, control de vuelo y medición de parámetros de vuelo.

A principios de la década de 1950, la Unión Soviética alcanzó la vanguardia en el desarrollo y uso de poderosos misiles. En 1957, esto permitió a la humanidad dar el primer paso en la exploración práctica del espacio exterior: lanzar un satélite artificial de la Tierra y luego, en 1961, el primer cosmonauta.

Con el mayor desarrollo de la tecnología de cohetes, sus creadores resolvieron dos problemas:

Mejorar los misiles como medio de lucha armada, aumentando su invulnerabilidad frente a la influencia enemiga y aumentando el poder de combate de los misiles. La solución a este problema siempre ha estado asociada al deseo de reducir las dimensiones del cohete manteniendo o incluso aumentando la potencia de la ojiva y su eficacia. Esto, a su vez, permitiría aumentar las propiedades protectoras de los lanzadores de silos, cuyo aumento de tamaño no estaba permitido por los acuerdos internacionales, o crear dispositivos móviles sistemas de misiles diferentes tipos. Por regla general, los cohetes que cumplen estos requisitos están hechos de combustible sólido;

Aumentar las capacidades de los cohetes como herramienta para la exploración del espacio cercano y lejano. Y en este camino, en el período inicial, se observaron constantemente tendencias hacia un aumento en el tamaño de los cohetes, ya que las tareas que se establecieron y se establecen para la tecnología de cohetes requieren la posibilidad de lanzar objetos más pesados.

En la primera etapa de este desarrollo, casi todas las tareas de exploración espacial se resolvieron mediante el uso de misiles de combate y sus etapas como medio para lanzar objetos espaciales. En el futuro, se crearon transportadores especiales de vehículos espaciales para resolver los problemas de la exploración espacial.

Los misiles medianos y pesados, que se utilizaron para este propósito, están equipados principalmente con motores de cohetes de combustible líquido. Y en la actualidad, solo una parte muy pequeña de las tareas de exploración espacial se puede resolver utilizando las etapas de los misiles de combate modernos (misiles de tecnología dual). Es decir, se rastrea cada vez más una cierta diferenciación de misiles de combate y misiles: portadores de objetos espaciales.

1.2. La teoría de los cuerpos de masa variable es la base de la astronáutica.

Desarrollo de la astronáutica y cohetería práctica.

En el corazón de la teoría y la práctica del uso de cohetes se encuentran las disposiciones básicas de la mecánica de cuerpos de masa variable. La mecánica de cuerpos de masa variable es la ciencia del siglo XX. La cohetería moderna presenta cada vez más problemas nuevos para esta rama relativamente reciente de la mecánica teórica.

Cohetes de varios tipos, cohetes, torpedos ahora han sido dominados por la industria de casi todos los países del mundo. Todos los cohetes son cuerpos, cuya masa cambia significativamente durante el movimiento. En general, los casos de movimiento de cuerpos, cuya masa cambia con el tiempo, se pueden ver en muchos fenómenos naturales. Por ejemplo, la masa de un meteorito que cae y se mueve en la atmósfera disminuye debido al hecho de que las partículas del meteorito se desprenden debido a la resistencia del aire o se queman.

La ley básica de la dinámica de un punto de masa variable fue descubierta por un científico ruso, profesor del Instituto Politécnico de San Petersburgo I. V. Meshchersky en 1897. Se muestra que hay dos factores que distinguen las ecuaciones de movimiento de un punto de masa variable de las ecuaciones de Newton: la variabilidad de la masa y la hipótesis de separación de partículas, que determinan la fuerza adicional o reactiva que crea el movimiento del punto. punto.

La ley de movimiento de un punto de masa variable establece: "Para cualquier momento de tiempo, el producto de la masa del centro radiante y su aceleración es igual a la suma geométrica de la resultante de las fuerzas externas aplicadas a él y la reactiva fuerza."

d(m×V)/dt = F + R

La ecuación básica de movimiento de un punto de masa variable obtenida por IV Meshchersky hizo posible establecer patrones cuantitativos para varios problemas. Una de las hipótesis esenciales que subyacen al método de Meshchersky es la hipótesis de la acción de corto alcance (acción de contacto del cuerpo y las partículas expulsadas). Se supone que en el momento de la separación de la partícula del cuerpo ocurre un fenómeno similar a un impacto, la partícula adquiere una velocidad relativa V 2 en un lapso de tiempo muy corto, y se produce una mayor interacción entre la partícula y el cuerpo principal se detiene

El científico ruso K. E. Tsiolkovsky hizo una importante contribución a la mecánica de la masa variable. En 1903, publicó el trabajo "Investigación de los espacios del mundo con instrumentos de cohetes", en el que estudió en detalle una serie de casos interesantes de movimiento rectilíneo de cuerpos de masa variable (cohetes). La tarea más sencilla, resuelto en el estudio de Tsiolkovsky, se refiere al principio mismo de la propulsión a chorro. Al estudiar el movimiento de un punto en un medio sin fuerzas externas, Tsiolkovsky demostró que con una velocidad de eyección de partículas suficientemente alta y una relación entre la masa inicial del punto y la masa final, se pueden obtener velocidades (cósmicas) muy grandes.

En la mecánica de cuerpos de masa variable, a Tsiolkovsky se le ocurrió la idea de estudiar tales movimientos de un punto de masa variable, cuando en algunos intervalos de tiempo la masa del punto cambia continuamente y en algunos momentos, abruptamente. Esto hizo posible construir la teoría de los cohetes de etapas múltiples.

La astronáutica como ciencia, y luego como rama práctica, se formó a mediados del siglo XX. Pero esto fue precedido por una historia fascinante del nacimiento y desarrollo de la idea del vuelo al espacio, que fue iniciada por la fantasía, y solo entonces aparecieron los primeros trabajos teóricos y experimentos. Entonces, inicialmente, en los sueños humanos, el vuelo al espacio se llevó a cabo con la ayuda de medios fabulosos o fuerzas de la naturaleza (tornados, huracanes). Más cerca del siglo XX, para estos efectos, en las descripciones de los escritores de ciencia ficción, ya había medios tecnicos – Globos, armas pesadas y finalmente motores de cohetes y los propios cohetes. Más de una generación de jóvenes románticos creció con las obras de J. Verne, G. Wells, A. Tolstoy, A. Kazantsev, cuya base fue la descripción de los viajes espaciales.

Todo lo dicho por los escritores de ciencia ficción excitaba las mentes de los científicos. Entonces K. E. Tsiolkovsky dijo: "Al principio, inevitablemente llega un pensamiento, una fantasía, un cuento de hadas, y un cálculo exacto marcha detrás de ellos".

Publicación a principios del siglo XX de los trabajos teóricos de los pioneros de la cosmonáutica K. E. Tsiolkovsky, F. A. Zander, Yu. V. Kondratyuk p.8, R. Kh. 2 página 174 fig. 9, G. Ganswindt, R. Eno Peltri, G. Oberth vol. 2 p.175, V. Gomana en cierta medida organizó un vuelo de fantasía, pero al mismo tiempo dio vida a nuevas direcciones en la ciencia: hubo intentos de determinar qué puede aportar la astronáutica a la sociedad y cómo la afecta.

Uno de los pioneros del cohete. tecnología espacial Robert Einaut Pelterie es un científico, ingeniero e inventor francés.

Llegó a la astronáutica después de su pasión por la tecnología de la aviación. Uno de los primeros que llamó la atención sobre la posibilidad de utilizar la energía atómica en la tecnología espacial.

En 1912-1913, Robert Goddard (Goddard) en los Estados Unidos desarrolló la teoría de la propulsión de cohetes. Goddard sacó ecuación diferencial movimiento del cohete y desarrolló un método aproximado para resolverlo, determinó la masa mínima de lanzamiento para levantar una libra de carga útil a diferentes alturas y obtuvo el valor de la eficiencia del cohete. Mostraron la posibilidad de lanzar un cohete de varias etapas y determinaron los beneficios de su uso. Desde 1915, participó en experimentos de banco con cohetes de combustible sólido. En 1920, se publicó en Washington la obra fundamental de Goddard, El método para alcanzar las alturas máximas. Este trabajo es uno de los clásicos en la historia de la tecnología espacial y de cohetes.

En 1921, Goddard comenzó a realizar estudios experimentales con motores de cohetes de propulsante líquido, utilizando oxígeno líquido como oxidante e hidrocarburos como combustible. El primer lanzamiento del motor cohete en el stand tuvo lugar en marzo de 1922. Por primera vez, el 16 de marzo de 1926 se produjo un vuelo exitoso de un cohete con un motor de cohete de combustible líquido creado por Goddard. 2 página 189 fig. El 26, un cohete de 4,2 kg alcanzó una altura de 12,5 m y voló 56 m.

Debo decir que las ideas para conectar la dirección cósmica y terrestre actividad humana pertenece al fundador de la astronáutica teórica K. E. Tsiolkovsky. Cuando el científico dijo: "El planeta es la cuna de la mente, pero no puedes vivir para siempre en la cuna", no presentó una alternativa, ni la Tierra ni el espacio. Tsiolkovsky nunca consideró que ir al espacio fuera una consecuencia de algún tipo de desesperanza de la vida en la Tierra. Por el contrario, habló de la transformación racional de la naturaleza de nuestro planeta por el poder de la razón. La gente, argumentó el científico, “cambiará la superficie de la Tierra, sus océanos, la atmósfera, las plantas y ellos mismos. Manejarán el clima y dispondrán dentro de los límites sistema solar, así como en la Tierra misma, que por un tiempo indefinidamente largo seguirá siendo una morada para la humanidad.

Un talentoso investigador Yu. V. Kondratyuk trabajó en el campo del desarrollo teórico de temas de astronáutica y viajes interplanetarios, quien, independientemente de K. E. Tsiolkovsky, en sus obras "A aquellos que leerán para construir" (1919) y "el conquista de los espacios interplanetarios” (1929) obtuvo las ecuaciones básicas del movimiento de los cohetes. En una serie de disposiciones consideradas en sus obras, se complementaron las principales disposiciones establecidas en las obras de Tsiolkovsky. Por ejemplo, Kondratyuk propuso durante los vuelos a la Luna lanzar un sistema espacial en la órbita de un satélite artificial, y luego un vehículo de despegue y aterrizaje y dirigirlo a la Luna. Se muestra la eficiencia energética de dicho lanzamiento de la carga útil dirigida a la Luna.

F. A. Zander fue otro destacado representante de la escuela nacional de astronáutica. El libro Problems of Flight with the Help of Jet Vehicles, publicado en 1932, recopiló materiales sobre diseños de cohetes, la teoría del vuelo de cohetes y propuestas para usar ciertos metales y aleaciones como combustibles para motores de cohetes.

En 1921, por iniciativa y bajo la dirección de NI Tikhomirov, como parte del Comité de Investigación Militar del Consejo Militar Revolucionario de la RSFSR, se creó el Laboratorio de Dinámica de Gases (GDL), que se dedicaba al desarrollo de cohetes en balística. pólvora. Sobre la base de estos desarrollos, el Ejército Rojo creó, probó y adoptó con éxito múltiples lanzacohetes, que jugaron un papel importante en las batallas en Khalkhin Gol y en la Gran Guerra Patriótica.

En mayo de 1929, en la GDL, por iniciativa de VP Glushko, se creó un departamento en el que en 1930-31 se desarrollaron los motores a reacción de propulsante líquido ORM-1 y ORM-2 (motores a reacción experimentales).

El óxido de nitrógeno cuádruple (oxidante) y el tolueno o una mezcla de gasolina y tolueno (combustible) se utilizaron como componentes de combustible en los motores. Los motores desarrollaron empuje hasta 20 kg. Sobre la base de los resultados de las pruebas en 1931-32, se creó y probó una serie de motores de cohetes de propulsante líquido hasta ORM-52 con un empuje de 250-300 kg.

En 1931, se crearon en Moscú y Leningrado grupos para el estudio de la propulsión a chorro (Mos GIRD y Leningrado) bajo la dirección de Osoviahim, que voluntario reunió a entusiastas de la ciencia espacial.

F. A. Tsander, S. P. Korolev, Yu. A. Pobedonostsev, M. K. Tikhonravov y otros trabajaron en Mos GIRD.

En Mos GIRD, bajo el liderazgo de S.P. Korolev, se creó el primer cohete GIRD-09 según el proyecto de Tikhonravov M.K. 2. El cohete fue probado en agosto de 1933. En noviembre del mismo año, bajo el liderazgo de S. P. Korolev, se creó el cohete GIRD-X, que funciona con alcohol líquido y oxígeno líquido. El motor de cohete desarrolló un empuje de hasta 65 kg. El cohete fue diseñado por F.A. Zander.

En 1933, sobre la base de GDL y Mos GIRD, se creó el Instituto de Investigación Reactiva del Ejército Rojo (RNII RKKA) en el sistema del Comisariado de Defensa del Pueblo, que se transfirió a la industria unos meses después. En el Instituto en 1934-38, se crearon varios LRE (desde ORM-53 hasta ORM-102), y ORM-65, creado en 1936, desarrolló un empuje de hasta 175 kg y fue el motor más avanzado de esa época.

En 1939, por iniciativa de V.P. Glushko y bajo su liderazgo, se creó una oficina de diseño experimental para motores de cohetes líquidos (OKB-GDL), donde en los años cuarenta se desarrolló una familia de motores de cohetes de propulsante líquido de aviación, que sirvieron como prototipos. en el desarrollo de potentes motores cohete.

En la URSS inmediatamente después de la Segunda Guerra Mundial trabajo practico en los programas espaciales están asociados con los nombres de S. P. Korolev y M. K. Tikhonravov. A principios de 1945, M. K. Tikhonravov organizó un grupo de especialistas del RNII para desarrollar un proyecto de un vehículo cohete tripulado de gran altitud (una cabina con dos cosmonautas) para estudiar la atmósfera superior. Se decidió crear el proyecto sobre la base de un cohete de combustible líquido de una etapa diseñado para un vuelo vertical a una altitud de hasta 200 km (proyecto VR-190). El proyecto comprendió la solución de las siguientes tareas:

Investigación de las condiciones de ingravidez durante un vuelo de corta duración de una persona en una cabina presurizada;

Estudiar el movimiento del centro de masa de la cabina y su movimiento alrededor del centro de masa después de la separación del vehículo de lanzamiento;

Obtención de datos sobre las capas superiores de la atmósfera;

Comprobación del funcionamiento de los sistemas (separación, descenso, estabilización, aterrizaje, etc.) incluidos en el diseño de la cabina de gran altura.

En el proyecto VR-190, por primera vez, se propusieron soluciones que se utilizaron en naves espaciales modernas:

Sistema de descenso en paracaídas, motor cohete de frenado para aterrizaje suave, sistema de separación mediante pirobolts;

Varilla de electrocontacto para encendido predictivo del motor de aterrizaje suave, cabina presurizada no eyectable con sistema de soporte vital;

Sistema de estabilización de cabina fuera de las capas densas de la atmósfera mediante toberas de bajo empuje.

En general, el proyecto BP-190 fue un complejo de nuevas soluciones y conceptos técnicos, confirmado por el desarrollo de tecnología espacial y de cohetes nacionales y extranjeros. En 1946, Tikhonravov informó a IV Stalin sobre los materiales del proyecto VR-190. Desde 1947, Tikhonravov y su grupo han estado trabajando en la idea del vuelo de cohetes, y a finales de los años cuarenta y principios de los cincuenta muestra la posibilidad de obtener la primera velocidad espacial y lanzar satélites utilizando una base de misiles que se estaba desarrollando en la URSS. . En 1950-53, los esfuerzos de los miembros del grupo de M. K. Tikhonravov se dirigieron a estudiar el problema de crear cohetes y satélites compuestos.

En un informe al Gobierno en 1954 sobre la posibilidad de desarrollar un satélite artificial, S.P. Korolev escribió: “Siguiendo sus instrucciones, presento un memorándum del camarada. Tikhonravova M. K. "En un satélite artificial de la Tierra". En el informe sobre actividad científica Para 1954, S.P. Korolev señaló: "Consideraríamos posible hacer un desarrollo preliminar del proyecto del satélite en sí, teniendo en cuenta el trabajo en curso (el trabajo de M.K. Tikhonravov es especialmente digno de mención)".

Se comenzó a trabajar en la preparación del lanzamiento del primer satélite PS-1. Se creó el primer Consejo de Jefes de Diseño encabezado por S.P. Korolev, que más tarde llevó a cabo la gestión del programa espacial de la URSS, que se convirtió en líder en exploración espacial. Creado bajo el liderazgo de S.P. Korolev, OKB-1-TsKBEM-NPO Energia se convirtió en el centro de la ciencia y la industria espaciales en la URSS desde principios de la década de 1950. La cosmonáutica es única en el sentido de que gran parte de lo que predijeron primero los escritores de ciencia ficción y luego los científicos se ha hecho realidad a una velocidad cósmica. Han pasado poco más de 40 años desde el lanzamiento del primer satélite artificial de la Tierra, 4 de octubre de 1957, p.37 fig. 8, y la historia de la cosmonáutica ya contiene una serie de logros notables, obtenidos inicialmente por la URSS y los EE. UU., y luego por otras potencias espaciales.

Ya muchos miles de satélites están volando en órbitas alrededor de la Tierra, los vehículos han llegado a la Luna, Venus, Marte; se envió equipo científico a Júpiter, Mercurio, Saturno para obtener conocimiento sobre estos remotos planetas del sistema solar.

Desde el lanzamiento del primer cosmonauta Yu. A. Gagarin en la nave espacial "Vostok", después de los lanzamientos de la nave espacial p. 9 "Salyut", "Mir", la URSS se convirtió durante mucho tiempo en el país líder en el mundo en cosmonáutica tripulada. Sistemas espaciales a gran escala para una amplia gama de tareas (incluidas las socioeconómicas y científicas), integración industrias espaciales varios países.

Los primeros potentes motores de cohetes de propulsante líquido (creados bajo la dirección de Glushko V.P.), la implementación de nuevas ideas y esquemas científicos que prácticamente eliminaron las pérdidas en la conducción del TPU llevaron a la construcción de motores rusos a la vanguardia de la tecnología espacial. Desarrollo de termohidrodinámica, teoría de la transferencia de calor y resistencia, metalurgia de materiales, química de combustibles, equipos de medición, tecnología de vacío y plasma.

Diseño de sistemas espaciales complejos, construcción de puertos espaciales, sistemas de control confiables y de alta precisión para instalaciones meteorológicas remotas, geodesia satelital, creación de un espacio de información.

Hay una lucha contra la contaminación espacial.

La efectividad de los medios de lucha armada aumenta 1.5-2 veces.

En la década de 1920, se llevó a cabo un trabajo práctico en Alemania sobre la creación de un motor de cohete de combustible líquido y se desarrollaron proyectos de misiles balísticos. Al trabajo asistieron destacados científicos e ingenieros alemanes G. Oberth, R. Nebel, V. Riedel, K. Riedel. Hermann Oberth trabajó en cohetes. En 1917, creó un proyecto para un cohete de combate de combustible líquido (alcohol y oxígeno líquido), que debería llevar una ojiva a un alcance de varios cientos de kilómetros. En 1923 Oberth escribió su tesis "Cohete en el espacio interplanetario". Mayor desarrollo Las ideas de H. Oberth fueron recibidas en el libro "Ways for Space Flight" (1929), que consideraba, en particular, la posibilidad de utilizar la energía de la radiación solar durante los vuelos interplanetarios.

En 1957, se publicó el libro de Oberth "Gente en el espacio", donde nuevamente vuelve a utilizar la energía de la radiación solar con la ayuda de espejos desplegados en el espacio.

Oberth desarrolló varios proyectos para cohetes espaciales con motores de cohetes, ofreciendo alcohol, hidrocarburos, hidrógeno líquido como combustible y oxígeno líquido como oxidante.

R. Nebel trabajó en un proyecto de un cohete lanzado desde un avión a objetivos terrestres.

V. Riedel realizó estudios experimentales de motores de cohetes. En 1927 se estableció Breslau. Society for Interplanetary Communications, cuyos miembros crearon y probaron un carro cohete en Rousselchem.

A fines de la década de 1920, para llevar a cabo trabajos experimentales destinados a crear cohetes con motores de cohetes de combustible líquido, se creó un grupo para el estudio de motores de cohetes de combustible líquido bajo la dirección de V. Dornberger en el departamento de balística y municiones. del control de armamento del corredor. En 1932, en Künelsdorf, cerca de Berlín, en un laboratorio experimental especialmente organizado, comenzó el desarrollo de un motor de cohete para misiles balísticos.

En este laboratorio, Wirner von Braun se convierte en el diseñador líder. En 1933, un grupo de ingenieros dirigido por Dornberger y Brown diseñó un misil balístico con un motor cohete A-1 con un peso de lanzamiento de 150 kg, una longitud de 1,4 m, un diámetro de 0,3 m.El motor desarrolló un empuje de 295 kg. Aunque el diseño no tuvo éxito, su versión mejorada del A-2, creada sobre la base del A-1, se lanzó con éxito en diciembre de 1934 en la isla de Borkum (Mar del Norte). El cohete alcanzó una altura de 2,2 km.

En 1936, con el pleno apoyo del mando de la Reichswehr, el grupo Dorberger-Brown comenzó a desarrollar un misil balístico con un alcance estimado de 275 km y un peso de ojiva de 1 tonelada. Al mismo tiempo, se tomó la decisión de construir la isla de Usedom en el Mar Báltico del Centro de Investigación de Cohetes de Peenemünde, que consta de dos partes. Peenemünde-West para probar nuevos tipos de armas de la Fuerza Aérea y Peenemünde-Ost, donde se realizó el trabajo, en un cohete para las fuerzas terrestres.

Después de los lanzamientos fallidos del cohete A-3, se comenzó a trabajar en el cohete A-4 con un motor de cohete, que tenía las siguientes características de rendimiento: peso de lanzamiento 12 toneladas, longitud 14 m, diámetro del cuerpo 1,6 m, distancia entre estabilizadores 3,5 m, motor Empuje la Tierra 25 toneladas, rango de vuelo de unos 300 km. La desviación circular del cohete debe estar entre 0,002 y 0,003 km. La parte de la cabeza tenía una carga explosiva igual a 1 tonelada.

El primer lanzamiento experimental del cohete A-4 se realizó el 13 de junio de 1942 y terminó en fracaso, el cohete cayó 1,5 minutos después del lanzamiento el 3 de octubre de 1942, el cohete voló 190 km, alcanzó una altura de 96 km y se desvió desde el punto de caída calculado por 4 km.

Entre septiembre de 1944 y marzo de 1945, el comando de las fuerzas armadas alemanas envió alrededor de 5,8 mil misiles V-2 a las unidades de misiles de combate. Casi 1,5 mil misiles no llegaron a los lanzadores. Se lanzaron alrededor de 4.300 misiles hacia Inglaterra y Bélgica. De estos, el 15% alcanzó la meta. Un porcentaje tan bajo de lanzamientos exitosos se debe a fallas de diseño del V-2. Sin embargo, se ganó experiencia en el uso de armas de misiles de largo alcance, que se utilizaron de inmediato en los EE. UU. Y la URSS.

1.3. Formación del mercado de servicios espaciales y desarrollo de RCT en la etapa actual

Si en el primer período del rápido desarrollo de la tecnología de cohetes, la solución de problemas en el espacio se llevó a cabo a toda costa, se desarrolló un nuevo cohete, generalmente más avanzado, para resolver cada nuevo problema, entonces ya a fines de los años 60 el pregunta de eficiencia económica tecnología de cohetes

A medida que crece su eficacia práctica, también lo hace su retorno en diversas esferas de la actividad humana en el espacio. En los países avanzados, el interés por utilizar sus resultados comenzó a aparecer en la mayoría de los países del mundo. Se planteó la cuestión de utilizar en arrendamiento los vehículos de lanzamiento y las naves espaciales de los países que disponen de estos equipos, o bien crear y desarrollar los suyos propios. tecnologías espaciales. El primer camino condujo a la creación de un mercado de servicios espaciales. Sin embargo, debido al alto costo de arrendar líneas de comunicación espacial, meteorología, navegación y otros sistemas espaciales, en muchos países la cuestión de crear propios fondos retirada y KO.

Pero a menudo recursos propios incluso algunos estados grandes no tenían suficiente para estos fines, por lo tanto, comenzaron a crearse asociaciones espaciales internacionales para implementar grandes proyectos espaciales, por ejemplo, la Agencia Espacial Europea y varios otros.

Desde finales de los años setenta, el mercado de servicios espaciales ha sido un dispositivo y un sector del mundo en intenso desarrollo. sistema económico. Esto se debe a la creciente demanda de servicios que se brindan en base comercial uso de cohetes y sistemas espaciales: telecomunicaciones, productos y servicios para la teledetección de la superficie terrestre, lanzamiento de aeronaves al espacio, servicios geodésicos y de navegación, etc. Además, los cambios políticos han llevado a un debilitamiento regulación estatal en el desarrollo de la iniciativa privada en el ámbito de las actividades espaciales. Como resultado de la creación de tecnologías prometedoras y el desarrollo de vehículos de lanzamiento y naves espaciales, se han abierto nuevas oportunidades en la exploración espacial sobre una base comercial.

Una breve historia de los cohetes

El principio general del vuelo a reacción, que formó la base de todos los cohetes, es simple: una parte se separa del cuerpo y pone todo lo demás en movimiento.

Se desconoce quién fue el primero en implementar este principio, pero varias conjeturas y conjeturas llevan la genealogía de la ciencia espacial hasta Arquímedes. Se sabe con certeza sobre los primeros inventos de este tipo que fueron utilizados activamente por los chinos, quienes los cargaron con pólvora y los lanzaron al cielo debido a la explosión. Así crearon la primera combustible sólido cohetes Gran interés en los misiles apareció entre los gobiernos europeos al principio

Segundo cohete boom

Los cohetes esperaron en las alas y esperaron: en la década de 1920, comenzó el segundo auge de los cohetes, y se asocia principalmente con dos nombres.

Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, un científico autodidacta de la provincia de Ryazan, a pesar de las dificultades y obstáculos, él mismo logró muchos descubrimientos, sin los cuales sería imposible incluso hablar sobre el espacio. La idea de usar combustible líquido, la fórmula de Tsiolkovsky, que calcula la velocidad requerida para el vuelo, en función de la relación de las masas final e inicial, un cohete de etapas múltiples, todo esto es su mérito. En muchos aspectos, bajo la influencia de sus obras, se creó y formalizó la ciencia espacial doméstica. Las sociedades y círculos para el estudio de la propulsión a chorro comenzaron a surgir espontáneamente en la Unión Soviética, incluido el GIRD, un grupo para el estudio de la propulsión a chorro, y en 1933, bajo el patrocinio de las autoridades, apareció el Jet Institute.

Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky.
Fuente: wikimedia.org

El segundo héroe de la carrera de cohetes es el físico alemán Wernher von Braun. Brown tenía una educación excelente y una mente viva, y después de conocer a otra lumbrera de la ciencia espacial mundial, Heinrich Oberth, decidió poner todos sus esfuerzos en la creación y mejora de cohetes. Durante la Segunda Guerra Mundial, von Braun se convirtió en el padre del "arma de retribución" del Reich: el cohete V-2, que los alemanes comenzaron a usar en el campo de batalla en 1944. El “horror alado”, como se le llamó en la prensa, trajo destrucción a muchas ciudades inglesas, pero, afortunadamente, en ese momento el derrumbe del nazismo ya era cuestión de tiempo. Wernher von Braun, junto con su hermano, decidió rendirse a los estadounidenses y, como ha demostrado la historia, este fue un boleto de suerte no solo y no tanto para los científicos, sino para los propios estadounidenses. Desde 1955, Brown ha estado trabajando para el gobierno de los EE. UU. y sus inventos forman la base del programa espacial de los EE. UU.

Pero volvamos a la década de 1930. El gobierno soviético apreció el celo de los entusiastas en el camino hacia el espacio exterior y decidió utilizarlo en su propio interés. Durante los años de guerra, Katyusha se mostró perfectamente: un sistema de cohetes de lanzamiento múltiple que disparaba cohetes. En muchos sentidos, fue un arma innovadora: el Katyusha, basado en el camión ligero Studebaker, llegó, dio la vuelta, disparó al sector y se fue, sin dejar que los alemanes entraran en razón.

El final de la guerra le dio a nuestro liderazgo una nueva tarea: los estadounidenses demostraron al mundo todo el poder de una bomba nuclear, y se hizo bastante obvio que solo aquellos que tienen algo similar pueden reclamar el estatus de superpotencia. Pero aquí estaba el problema. El hecho es que, además de la bomba en sí, necesitábamos vehículos de reparto que pudieran eludir las defensas aéreas estadounidenses. Los aviones no eran adecuados para esto. Y la URSS decidió apostar por los misiles.

Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky murió en 1935, pero fue reemplazado por toda una generación de jóvenes científicos que enviaron al hombre al espacio. Entre estos científicos estaba Sergei Pavlovich Korolev, quien estaba destinado a convertirse en la "carta de triunfo" de los soviéticos en la carrera espacial.

La URSS se dispuso a crear su propio cohete intercontinental con toda diligencia: se organizaron institutos, se reunieron los mejores científicos, un instituto de investigación para armas de misiles y el trabajo está en pleno apogeo.

Sólo el colosal esfuerzo de fuerzas, medios y mentes permitió a la Unión Soviética lo antes posible construir su propio cohete, al que llamaron R-7. Fueron sus modificaciones las que lanzaron al Sputnik y Yuri Gagarin al espacio, fueron Sergei Korolev y sus asociados quienes lanzaron la era espacial de la humanidad. Pero, ¿en qué consiste un cohete espacial?