Наукові відкриття, які привели нас до космосу: Ракети. Історія появи ракет Де роблять ракети

Що таке космічна ракета? Чим вона відрізняється від звичайної? Космічна ракета – це складова, багатоступінчаста, що працює на рідкому паливі. Ніхто в готовому вигляді таку ракету не придумав!

Перші прості ракети з'явилися ще у 13 столітті у Китаї.

Ескізи та креслення перших багатоступінчастих ракет з'явилися у працях військового техніка Конрада Хааса (1556) і вченого Казимира Семеновича (1650). Саме він, на думку багатьох фахівців, є першим винахідником багатоступеневої ракети. Але це були військово-інженерні проекти. Ні Хаас, ні Семенович не передбачали їх використання у космічних цілях.

Першим ідею використання багатоступінчастої ракети для польоту у космос запропонував
у 17 столітті… Сірано де Бержерак у своїй фантастичній повісті «Подорож на Місяць» (1648).

Але річ у тому, що звичайна багатоступінчаста ракета на твердому паливі(переважно пропонувався порох) не годилася для космічних польотів. Потрібен був інший вид палива.

І ось, нарешті, на початку 20 століття, 1903 року, наш співвітчизник К. Е. Ціолковський придумав, як навчити ракету літати в космосі. Він придумав РІДКЕ двокомпонентне паливо! – Вперше запропонував конструкцію космічної ракетиіз рідинним реактивним двигуном! – У цьому його заслуга. І саме тому Ціолковський вважається одним із основоположників космонавтики (хоча йому й не вдалося запропонувати працездатну конструкцію ракети). "Одним з" - тому що всього їх троє. Крім нашого Ціолковського, це ще американець Роберт Годдард і німець Герман Оберт.

Годдард 1914 р. першим, нарешті, запропонував прототип справжньої космічної ракети – багатоступінчасту ракету на рідкому паливі. Тобто Годдард звів воєдино дві основні ідеї – ідею багатоступінчастості та ідею рідкого палива. Багатоступінчастість + Рідке паливо = Космічна ракета. Тобто, проект справжньої космічної ракети вперше з'явився саме в працях Годдарда. Причому конструкції ракети Годдарда передбачено послідовне відділення щаблів. Саме Годдард 1914 р. вперше отримав патент на винахід багатоступінчастих ракет.
Понад те, Годдард займався як теоретичними викладками. Він був ще й практик! 1926 року саме сам Годдард і побудував першу у світі ракету з рідинним реактивним двигуном (на рідкому паливі). Збудував та запустив! (Нехай тоді ще й не на дуже велику висоту, але це був тільки перший пробний запуск!)
Тож якщо до кого більшою мірою і відноситься фраза «вигадав космічну ракету» – то саме до Годдарда.

Стати свідком запусків багатоступінчастих космічних ракет судилося лише одному з трьох «батьків» – Герману Оберту. В 1923 виходить його книжка, в якій він запропонував двоступінчасту ракету для польоту в космос. Вихід цієї роботи мав величезний резонанс у суспільстві! Навіть радянська газета «Правда» неодноразово писала про ідею «німецького професора Оберта, який вигадав спосіб польоту в космос». Оберт теж був практиком. Він також збудував свою ракету.

Крім традиційно званих трьох «батьків», мабуть, можна назвати ще й четвертого основоположника космонавтики – Юрія Кондратюка, який у своїй праці «Тим, хто читатиме, щоби будувати» дав принципову схемута опис 4-ступінчастої ракети, що працює на киснево-водневому паливі. Роботу над рукописом було розпочато 1916 р. і закінчено 1919 р. Кондратюк знаменитий, передусім, тим, що він розрахував оптимальну траєкторію польоту до Місяця. Ці розрахунки були використані NASA у програмі «Аполлон». Запропонована ним у 1916 році траєкторія була згодом названа «трасою Кондратюка».

Вчора президент відвідав Самару, де побував на одному із провідних російських підприємств– ВАТ «Ракетно-космічний центр (РКЦ) «Прогрес» – та провів нараду з питань соціально-економічного розвитку регіону.

Огляд заводської продукції Володимир Путін почав прямо з гелікоптерного майданчика на заводській території. Тут президенту показали зразки авіаційної та водної техніки. Глава держави навіть сів за штурвал двомоторного турбогвинтового літака «Малюнок», що виробляється на підприємстві.

З літаків і розпочалася історія підприємства. З 1917 року це був Державний авіаційний завод № 1, і був у Москві. А народилася майстерня з ремонту велосипедів ще 1894 року, з неї все й пішло. У Самару (тоді місто називалося Куйбишев) завод евакуювали 1941 року. Звідси на фронт вирушали штурмовики Іл-2 та Іл-10, винищувачі МіГ-3. А 1959-го з полігону Байконур злетіла перша серійна міжконтинентальна балістична ракета, з 12 квітня 1961 року всі запуски вітчизняних космічних екіпажіввиготовлялися на самарських носіях.

Сучасна історія підприємства також успішна. Володимиру Путіну показали та розповіли про міжнародні та перспективних проектахзаводу. Наприклад, міжнародний проект «Союз», який реалізується у Гвіанському космічному центрі, передбачає близько 50 пусків ракет-носіїв протягом 15 років, що забезпечує «Прогресу» довгострокове замовлення виробництва ракет класу «Союз-СТ».

На підприємстві йде робота над перспективними космічними проектами створення нових ракет середнього класу типу «Союз-5», ракет-носіїв важкого та надважкого класів для польотів на Місяць та Марс, виробництва малих космічних апаратів та інших високотехнологічних проектів.

У цеху складання та випробування ракет-носіїв, що використовуються для запуску пілотованих та транспортних космічних кораблівПрезиденту показали і серійні, і досвідчені зразки ракет-носіїв – головної продукції підприємства.

Як розповів генеральний директорзаводу Олександра Кириліна, за 50 років на Самарському РКЦ створено дев'ять модифікацій ракет-носіїв середнього класу – «Схід», «Блискавка», «Союз». І запущено їх було за ці роки понад 1800, а ще 980 космічних апаратів, які також роблять на «Прогресі». Причому вони вирішують безліч завдань, включаючи національну безпеку, наукові та народногосподарські цілі.

Увечері в адміністративному корпусі заводу Володимир Путін провів нараду, присвячену соціально-економічному розвитку Самарської області. Його учасниками стали міністри уряду, віце-прем'єр Дмитро Рогозін та керівники великих підприємствобласті у сфері нафтопереробки, автомобілебудування, авіаційно-космічної промисловості та житлового будівництва.

Глава 1

Введення в ракетно-космічну техніку

Етапи розвитку ракет та ракетної техніки

Історія розвитку ракет перегукується з давнину. Поява ракет нерозривно пов'язана з винаходом пороху, продукти згоряння якого створюють реактивну силу, здатну повідомити ракету порівняно високу швидкість. У літературі вказується, що рецепт виготовлення пороху був відомий у Китаї, Індії, арабських країнах, але де порох з'явився вперше досі невідомо. Вважається, що у Китаї ракети («вогняні стріли») застосовувалися ще X – XII століттях.

Використання ракет як зброя завжди зумовлювалося щодо високими енергетичними можливостями реактивних пристроїв, що робило ракети ефективними при бойовому застосуванні. Проте постійне суперництво інших видів метання снарядів, зазвичай, приводило багатьох етапах створення ракет до відмови від використання останніх. В основному причиною відмови була низька точність влучення в ціль ракетами порівняно з системами, що конкурують. Це пов'язано з тим, що в неракетних системах повідомлення необхідної швидкості снаряду, пулі і т. д. проводиться на короткій ділянці руху снаряда по напрямній, яку можна точно навести в ціль.

В результаті цього зорієнтувати вектор швидкості кидання снаряда, величина якого формується при русі снаряда в стволі, можна зорієнтувати більш менш точно, і на нього відносно мало впливають зовнішні умови польоту снаряда. Однак ці умови вимагають повідомлення снаряду великих прискорень, а, отже, і великих навантажень, що викликаються реакціями, що діють на метальний пристрій. Це змушує виготовляти неракетну метальну систему значно важчою порівняно з масою снаряда (в сотні разів).

У ракетної системиповідомлення швидкості снаряду відбувається переважно поза пускової установки, на порівняно довгому ділянці траєкторії польоту. Це призводить до того, що прискорення снаряда невеликі, тому невеликі та навантаження на систему метання. Вага ракетної кидальної системи стає порівнянною з вагою ракети, і може відрізнятися всього в кілька разів.

Широкого поширення «вогняні стріли» набули в Індії. Європейці (англійці) вперше зіткнулися з «вогненними стрілами» під час колонізації Індії. Вивченням їх зайнявся військовий інженер полковник Вільям Конгрев. Він вивіз ракети до Англії, удосконалив їх, і досяг прийняття ракет на озброєння англійської армії. Ракети досить широко та успішно використовувалися у бойових діях англійської армії. Так, у 1807 році під час війни з Наполеоном англійський флот при облогі Копенгагена практично повністю знищив місто за допомогою ракет. випуск 2 стор. 152 рис. 7; стор. 159 рис. 11. Поява ракет на озброєнні Англії змусило зайнятися ними інших країнах.

У Росії її ракети описуються в «Статуті» Анісіма Михайлова, написаного їм у 1607-1621 р. При Петра I ракети широко застосовувалися у російській армії. На початку 80-х років XVII століття в Москві було засновано «Ракетний заклад», яке потім було переведено до Санкт-Петербурга. На початку XVIII століття в ньому була створена сигнальна ракета, яка складалася на озброєнні російської армії понад півтора століття. вип. 2, стор. 159 рис 11.

Однією з перших творців бойових ракет для російської армії був генерал Олександр Дмитрович Засядко (1779 – 1837 р.) їм було створено вдалі рикошетні і запальні ракети, які використовувалися в ракетних ротах і батареях російської армії.

У 40-х роках минулого сторіччя російський вчений генерал Костянтинов К. І. розробив наукові засадирозрахунку та проектування порохових ракет. випуск 2 стор. 160 рис. 12. Використовуючи його методики, були створені ракети з дальністю стрільби до 4-5 км, які стали ефективною зброєю російської армії.

Однак розвиток у другій половині XIX століття нарізної артилерії, що дозволила отримати більшу дальність і більше стрільби високу точністьі менше розсіювання влучення витіснило ракети. Як вже зазначалося, вплив зовнішніх навантажень (аеродинамічних, викликаних неточністю виготовлення снаряда, метальних установок та ін.) на снаряд при польоті на ділянці розгону під дією реактивної сили призводять до великих кутових відхилень вектора швидкості снаряда від необхідного значення, а отже рухи снаряда по траєкторії. Ці відхилення значно перевищували аналогічні відхилення артилерійських знарядь, розроблених у другій половині XIX століття, точність стрільби ракетами була набагато нижчою, ніж точність влучення снарядів при стрільбі з цих знарядь. Це стало причиною відмови від використання ракет як снарядів для ураження цілей.

У ході розвитку методів збройної боротьби в період бурхливого розвитку науки і техніки наприкінці XIX – на початку XX століть намітився перехід до позиційних війн, ведення яких вимагало величезної напруги всього економічного та морального потенціалу країн – противників та витрачання великих людських ресурсів, організації управління господарством цих країн , маневру силами та засобами на території країни.

У ході таких війн постійно зростали вимоги до можливості поразки об'єктів противника на значному віддаленні від переднього краю збройної боротьби армій, що воюють. До таких об'єктів належали центри управління, вузли комунікацій усіх типів, найважливіші центри енергопостачання, виробництва промислової продукції, накопичення військ, бойової техніки, основні склади різних запасів. Для заподіяння моральної шкоди населенню країни та для скорочення її трудових ресурсіввважалося можливим завдання ударів по великих населеним пунктамсупротивника.

Однією з перших спроб створення засобів доставки бойового снаряда в глибокий тил противника (за поняттям того часу) було створення в Німеччині в ході першої світової війни наддальнобійної зброї, призначеної для обстрілу цілей, розташованих на відстані від зброї на 200-250 км.

Унікальний досвід використання цього знаряддя показав, що така метальна система вкрай низька. Для доставки до мети снаряда вагою 7 кілограм потрібно створити знаряддя вагою 350 тонн, що має малу скорострільність, що має дуже низьку живучість у зв'язку з вкрай високим навантаженням на стовбур при пострілі.

Крім того, кругове відхилення снаряда від точки прицілювання, що дорівнює 2 км, було настільки велике, що реально міг бути здійснений обстріл майданних цілей типу великого містатаким був Париж. Це показало, що при подібних параметрах розсіювання підвищення ефективності до прийнятного рівня може бути досягнуто лише за рахунок різкого збільшення (у сотні разів) маси бойового заряду. Тобто на шляху використання для доставки такого заряду до мети ствольних систем досягти успіху було неможливо.

Розвиток авіації у перші два десятиліття XX століття міг дозволити припустити, що використання літаків вирішить поставлене завдання. Вже наприкінці першої світової війни у ​​всіх великих країнах, що воювали, були створені бомбардувальники, здатні доставляти до тонни і більше бомбового навантаження на дальність 300-350 км (Fridrichshafen G-IV, Gotha G-V в Німеччині), (Handley Page H-12, Handley Page H-15 в Англії), (Ілля Муромець у Росії), (Martin MB у США). Щоправда, під час першої Першої світової практично було здійснено жодного авіаційного нальоту на глибокі тилові об'єкти противників, крім кількох бомбових ударів, скоєних німецькими дирижаблями. Але накопичений досвід застосування авіації для атаки наземних військ противника на передньому краї та ближніх військових тилах, тенденція розвитку авіації (підвищення дальності польоту, швидкості, вантажопідйомності, розвиток озброєння літака) дозволили створити теорії авіаційних воєн, основоположники яких доводили, що у таких війнах практично лише силами авіації можна придушити опір противника, завдати непоправної шкоди економіці противника та деморалізувати населення. Але автори цих теорій не врахували бойові здібності засобів ППО, побудованих на застосуванні сучасної винищувальної авіації, зенітної артилерії, засобів раннього виявлення атакуючих літаків противника, засобів зв'язку та управління. Розвиток ППО дозволяв здійснити маневр навіть обмеженими силами, забезпечуючи місцеву протидію в оборонних засобах.

Розуміння цього призвело до того, що в країнах, що мають розвинену науково-технічну базу (США, СРСР, Німеччина), виникла ідея створення бойових. літальних апаратів-роботів, що поєднують можливості літаків у досягненні віддалених цілей, що мають на борту значне корисне навантаження з підвищенням надійності виконання завдання при порівняльних витратах матеріальних засобів на створення та виробництво цих апаратів, або за рахунок масового їх застосування у відносно дешевому варіанті, або за рахунок підвищення їх невразливості при польоті такими траєкторіями і з такою швидкістю, що робило недосяжними для засобів ППО того часу. Найбільших успіхів у реалізації цієї ідеї досягли німецькі вчені та інженери. Значною мірою це пояснювалося тим, що в європейських країнах – переможницях у першій світовій війні (Англія, Франція, Італія), у США та СРСР великий вплив було приділено розвитку військової авіації, що виправдала себе. А в Німеччині Версальський мирний договір забороняв мати та розробляти таку авіацію, і сили вчених були спрямовані на створення нетрадиційних засобів нападу, інструменту придушення тилових цілей, на який не поширювалися обмеження мирного договору. Таким інструментом виявилися безпілотний крилатий літак-снаряд V-1 (FZG-76) та балістична ракета V-2 (A4).

У Німеччині, яка значною мірою зберегла науковий та технічний потенціал, а в середині 30-х років отримала економічні можливості створення нових систем озброєння вдалося створити значно потужніший та ефективніший, ніж в інших країнах безпілотний балістичний апарат та спроектувати агрегати наземного обладнання, організувати його масове виробництво, а також виробництво агрегатів наземного обладнання, провести випробування всього бойового ракетного комплексу, знайти, створити та випробувати організаційні та експлуатаційні принципи застосування.

Створення безпілотних літальних апаратів типу літаків-снарядів V-1 та керованих балістичних ракет V-2 та використання досвіду їх експлуатації та бойового застосування різко активізувало роботи над аналогічними системами збройної боротьби, що ведуть у різних країнах світу, особливо в СРСР та США.

Саме постановка на борт балістичної ракети системи управління дозволила підвищити точність стрільби ракети за малорозмірними цілями і зробити її конкурентноздатною за ефективністю будь-якої метальної системи.

У Радянському Союзі у березні 1946 року на першій повоєнній сесії Верховної Ради СРСР серед інших першочергових завдань розвитку країни називалося завдання забезпечення робіт із розвитку реактивної техніки. У 1946 році Постановою ЦК КПРС та Ради Міністрів СРСР приймається рішення про створення нових та розвиток існуючих науково-дослідних, дослідно-конструкторських та випробувальних організацій, діяльність яких має бути спрямована на створення ракет різних класів та призначення, насамперед балістичних ракет дальньої дії, наземного обладнання, що забезпечує їх підготовку, запуск, керування польотом та вимірювання параметрів польоту.

На початку 50-х років Радянський Союз вийшов на передові рубежі з розробки та застосування потужних ракет. Це дозволило в 1957 році людству зробити перший крок у практичному освоєнні Космосу – запустити штучний супутник Землі, а потім у 1961 році і першого космонавта.

При подальшому розвитку ракетної техніки її творцями вирішувалися два завдання:

Удосконалення ракет як засобу збройної боротьби, підвищення їхньої невразливості від впливу противника та збільшення бойової могутності ракет. Вирішення цієї задачі завжди пов'язувалося з прагненням зменшити габарити ракети при збереженні або навіть збільшенні потужності бойового заряду, його ефективності. Це дозволяло б у свою чергу або збільшити захисні властивості шахтних пускових установок, збільшення розмірів яких не допускалося міжнародними угодами, або створити прийнятних розмірів рухомі. ракетні комплексирізних типів. Як правило, ракети, що задовольняють цим вимогам, створюються твердопаливними;

Збільшення можливостей ракет як інструмент освоєння ближнього і далекого космосу. На цьому шляху у початковий період постійно спостерігалися тенденції до збільшення розмірів ракет, оскільки завдання, які ставилися і ставляться перед ракетною технікою, вимагають можливості запуску більш важких об'єктів.

На першому етапі цього розвитку майже всі завдання освоєння космосу вирішувалися шляхом використання як засіб виведення космічних об'єктів бойових ракет та їх ступенів. Надалі для вирішення завдань освоєння космосу було створено спеціальні носії космічних засобів.

Ракети середнього та важкого класу, які використовувалися для цієї мети, оснащуються здебільшого ЗРД. І в даний час лише дуже невелика частина завдань із освоєння космосу може вирішуватися шляхом використання щаблів сучасних бойових ракет (ракети подвійних технологій). Тобто дедалі більше простежується певна диференціація бойових ракет і ракет – носіїв космічних об'єктів.

1.2. Теорія тіл змінної маси – фундамент космонавтики.

Розвиток космонавтики та практичної ракетної техніки.

В основі створення теорії та практики використання ракет лежать основні положення механіки тіл змінної маси. Механіка тіл змінної маси – наука ХХ століття. Сучасна ракетна техніка доставляє нові і нові завдання для цього розділу теоретичної механіки, що порівняно недавно виник.

Ракети різних типів, реактивні снаряди, торпеди освоєні сьогодні промисловістю багатьох країн світу. Усі ракети суть тіла, маса яких суттєво змінюється під час руху. Взагалі випадки руху тіл, маса яких змінюється з часом, можна побачити у багатьох явищах природи. Наприклад маса падаючого метеорита, що рухається в атмосфері, зменшується внаслідок того, що частинки метеориту відриваються внаслідок сили опору повітря або згоряють.

Основний закон динаміки точки змінної маси було відкрито російським вченим професором Петербурзького політехнічного інституту І. В. Мещерським у 1897 році. Показано, що є два фактори, що відрізняють рівняння руху точки змінної маси від рівнянь Ньютона: змінність маси та гіпотеза відділення частинок, що визначають додаткову або реактивну силу, що створює рух точки.

Закон руху точки змінної маси говорить: «Для будь-якого моменту часу добуток маси випромінюючого центру на його прискорення дорівнює геометричній сумі рівнодіючої прикладених до нього зовнішніх сил і сили реактивної».

d(m×V)/dt = F + R

Отримане І. В. Мещерським основне рівняння руху точки змінної маси дало змогу встановити кількісні закономірності для різних завдань. Однією з суттєвих гіпотез, що лежать у методі Мещерського, є гіпотеза близькодії (контактного впливу тіла та частинок, що відкидаються). Допускається, що в момент відокремлення частки від тіла відбувається явище, аналогічне удару, частка за дуже малий проміжок часу отримує відносну швидкість V 2 і подальша взаємодія частки і основного тіла припиняється.

Важливий внесок у механіку змінної маси зробив російський учений К. Е. Ціолковський. В 1903 він опублікував роботу «Дослідження світових просторів реактивними приладами», в якій докладно досліджував ряд цікавих випадків прямолінійного руху тіл змінної маси (ракет). Найпростіше завдання, вирішена у дослідженні Ціолковським, стосується самого принципу реактивного руху Вивчаючи рух точки в середовищі без зовнішніх сил, Ціолковський показав, що при досить великій швидкості відкидання частинок і величині ставлення початкової маси точки до кінцевої маси можна отримати великі (космічні) швидкості.

У механіці тіл змінної маси Ціолковському належить ідея вивчення таких рухів точки змінної маси, коли на деяких інтервалах часу маса точки змінюється безперервно, а в деякі моменти часу – стрибком. Це дозволило побудувати теорію багатоступінчастих ракет.

Космонавтика як наука, та був як практична галузь, сформувалася у середині ХХ століття. Але цьому передувала захоплююча історія народження та розвитку ідеї польоту до космосу, початок якої поклала фантазія, і лише потім з'явилися перші теоретичні роботи та експерименти. Так, спочатку у мріях людини політ у космічні простори здійснювався за допомогою казкових засобів чи сил природи (смерчів, ураганів). Ближче до XX століття для цих цілей в описах фантастів вже були присутні технічні засоби – повітряні кулі, надпотужні гармати і, нарешті, ракетні двигунита власне ракети. Не одне покоління молодих романтиків виросло на творах Ж. Верна, Г. Уеллса, А. Толстого, А. Казанцева, основою яких був опис космічних подорожей.

Все викладене фантастами хвилювало уми вчених. Так К. Е. Ціолковський говорив: «Спочатку неминуче йдуть думка, фантазія, казка, а за ними йде точний розрахунок».

Публікація на початку XX століття теоретичних праць піонерів космонавтики К. Е. Ціолковського, Ф. А. Цандера, Ю. В. Кондратюка стор. 8, Р. Х. Годдарта вип. 2 стор. 174 мал. 9, Г. Гансвіндта, Р. Ено Пельтрі, Г. Оберта вип. 2 стор. 175, В. Гомана якоюсь мірою організувала політ фантазії, але водночас викликала до життя нові напрями в науці – з'явилися спроби визначити, що може дати космонавтика суспільству і як вона впливає на нього.

Одним із піонерів ракетно- космічної технікиє Роберт Ено Пельтрі (Einaut Pelterie) – французький вчений, інженер та винахідник.

До космонавтики прийшов після захоплення авіаційною технікою. Одним із перших хто звернув увагу на можливість використання в космічній техніці атомної енергії.

У 1912-1913 роках Роберт Годдард (Goddard) США розробляв теорію руху ракети. Годдард вивів диференціальне рівнянняруху ракети та розробив наближений метод його вирішення, визначив мінімальну стартову масу для підйому одного фунта корисного вантажу на різні висоти, отримав значення ККД ракети. Їм було показано можливість запуску багатоступінчастої ракети та визначено вигоди її застосування. З 1915 займався стендовими експериментами з ракетами на твердому паливі. У 1920 році у Вашингтоні було видано фундаментальну роботу Годдарда «Метод досягнення граничних висот». Ця робота належить до класичних історія ракетно-космічної техніки.

У 1921 році Годдард почав проведення експериментальних досліджень з ЖРД, використовуючи як окислювач рідкий кисень, а як паливо вуглеводні. Перший запуск ЖРД на стенді відбувся у березні 1922 року. Вперше успішний політ ракети з ЖРД створеної Годдардом стався 16 березня 1926 вип. 2 стор. 189 рис. 26, ракета масою 4,2 кг досягла висоти 12,5 м і пролетіла 56 м.

Треба сказати, що ідеї поєднати космічний та земний напрямок людської діяльностіналежить засновнику теоретичної космонавтики К. Е. Ціолковського. Коли вчений говорив: "Планета є колиска розуму, але не можна вічно жити в колисці" він не висував альтернативи - або Земля, або космос. Ціолковський ніколи не вважав вихід у космос наслідком якоїсь безвиході життя на Землі. Навпаки, він говорив про раціональне перетворення природи нашої планети силою розуму. Люди, стверджував учений, «змінять поверхню Землі, її океани, атмосферу, рослини та себе. Керуватимуть кліматом і розпоряджатимуться в межах сонячної системи, Як і на самій Землі, яка ще невизначено довгий час залишатиметься житлом для людства».

В галузі теоретичної розробки питань космонавтики та міжпланетних подорожей працював талановитий дослідник Ю. В. Кондратюк, який незалежно від К. Е. Ціолковського у своїх роботах «Тим, хто читатиме, щоб будувати» (1919 р.) та «завоювання міжпланетних просторів» (1929) отримав основні рівняння руху ракети. У ряді положень, розглянутих у його роботах, були доповнені основні положення, викладені в роботах Ціолковського. Наприклад, Кондратюк запропонував при польотах на Місяць виводити космічну систему на орбіту ШСЗ, а потім злітно-посадковий апарат та спрямовувати його до Місяця. Показано енергетичну ефективність такого виведення корисного навантаження, яке спрямовується до Місяця.

Іншим великим представником вітчизняної школи космонавтики був Ф. А. Цандер. В опублікованій у 1932 році книзі «Проблеми польоту за допомогою реактивних апаратів» зібрані матеріали щодо конструкцій ракет, теорії польоту ракет, пропозиції щодо використання як палива для ракетних двигунів деяких металів і сплавів.

У 1921 році з ініціативи та під керівництвом Н. І. Тихомирова у складі Військово-дослідного комітету при Реввійськраді РРФСР була створена Газодинамічна лабораторія (ГДЛ), яка займалася розробкою реактивних снарядів на балістичних порохах. На основі цих розробок було створено, успішно випробувано та прийнято на озброєння РККА установки залпового запуску реактивних снарядів, які відіграли чималу роль у боях на Халхін-Голі та у Великій Вітчизняній війні.

У травні 1929 року у ГДЛ з ініціативи У. П. Глушко створили відділ, у якому 1930-31 роках розробили рідинні реактивні двигуни ОРМ-1, і ОРМ-2 (дослідні реактивні мотори).

Як компоненти палива в двигунах використовувалася чотирьох окис азоту (окислювач) і толуол або суміш бензину з толуолом (пальне). Двигуни розвивали потяг до 20 кг. На основі результатів випробувань у 1931-32 роках створено та випробувано серію ЖРД аж до ОРМ-52 з тягою 250-300 кг.

У 1931 році в Москві та Ленінграді при Осовіахім були створені групи з вивчення реактивного руху (Мос ГІРД та Ленінград), які на громадських засадахоб'єднували ентузіастів ракетобудування.

У Мос ГІРД працювали Ф. А. Цандер, С. П. Корольов, Ю. А. Побєдоносцев, М. К. Тихонравов та ін.

У Мос ГІРД під керівництвом С. П. Корольова була створена за проектом Тихонравова М. К. перша ракета ГІРД-09 з двигуном тягою 25-33 кг, двигун якої працював на гібридному паливі желеподібному бензині і газоподібному кисні стор. 10 рис. 2. Ракета була випробувана у серпні 1933 року. У листопаді того ж року під керівництвом Корольова С. П. була створена ракета ГІРД-Х, що працює на рідкому паливі спирті та рідкому кисні. Двигун ракети розвивав потяг до 65 кг. Ракета створювалася у проекті Ф. А. Цандера.

У 1933 році на базі ГДЛ та Мос ГІРД був створений у системі Наркомату оборони Реактивний науково-дослідний інститут РККА (РНДІ РККА), який через кілька місяців був переданий у промисловість. В Інституті в 1934-38 роках було створено ряд ЖРД (від ОРМ-53 до ОРМ-102), причому ОРМ-65, створений у 1936 році, розвивав тягу до 175 кг і був найбільш досконалим двигуном того часу.

У 1939 році з ініціативи В. П. Глушка та під його керівництвом було створено дослідне конструкторське бюро з рідинних ракетних двигунів (ОКБ-ГДЛ) де в сорокових роках було розроблено сімейство авіаційних ЖРД, що послужили прототипами при розробці потужних ракетних двигунів.

У СРСР відразу після Другої світової війни практичні роботиза космічними програмами пов'язані з іменами С. П. Корольова та М. К. Тихонравова. На початку 1945 М. К. Тихонравов організував групу фахівців РНДІ з розробки проекту пілотованого висотного ракетного апарату (кабіни з двома космонавтами) для дослідження верхніх шарів атмосфери. Проект було вирішено створювати на базі одноступінчастої рідинної ракети, розрахованої для вертикального польоту на висоту до 200 км (проект ВР-190). Проект передбачав вирішення таких завдань:

Дослідження умов невагомості при короткочасному польоті людини у герметичній кабіні;

Вивчення руху центру мас кабіни та її руху біля центру мас після відокремлення від ракети-носія;

Отримання даних про верхні шари атмосфери;

Перевірка працездатності систем (поділу, спуску, стабілізації, приземлення та ін.), що входять до конструкції висотної кабіни.

У проекті ВР-190 вперше було запропоновано рішення, що знайшли застосування в сучасних КА:

Парашютна система спуску, гальмівний ракетний двигун м'якої посадки, система поділу із застосуванням піроболтів;

Електроконтактна штанга для запобігання запаленню двигуна м'якої посадки, безкатапультна герметична кабіна з системою забезпечення життєдіяльності;

Система стабілізації кабіни поза щільних шарів атмосфери із застосуванням сопел малої тяги.

Загалом проект ВР-190 був комплексом нових технічних рішень і концепцій, підтверджених ходом розвитку вітчизняної та зарубіжної ракетно-космічної техніки. У 1946 році матеріали проекту ВР-190 були доповідані Тихонравовим І. В. Сталіну. З 1947 року Тихонравов зі своєю групою працює над ідеєю ракетного польоту і наприкінці сорокових - початку п'ятдесятих років показує можливість отримання першої космічної швидкості і запуску ШСЗ за допомогою ракетної бази, що розробляється в СРСР. У 1950-53 роках зусилля співробітників групи М. К. Тихонравова були спрямовані на вивчення проблеми створення складових ракет та ШСЗ.

У доповіді Уряду 1954 року про можливість розробки ИСЗ З. П. Корольов писав: «На вашу вказівку представляю доповідну записку тов. Тихонравова М. К. «Про штучний супутник Землі.». У звіті про наукової діяльностіза 1954 рік С. П. Корольов зазначав: «Ми вважали б можливим зробити ескізну розробку проекту самого ШСЗ з урахуванням робіт, що ведуть (особливо заслуговує на увагу роботи М. К. Тихонравова)».

Розгорнулися роботи з підготовки запуску першого ШСЗ ПС-1. Було створено першу Раду головних конструкторів на чолі з С. П. Корольовим, яка надалі і здійснювала керівництво космічною програмою СРСР, що став лідером у освоєнні космосу. Створене під керівництвом С. П. Корольова ОКБ-1-ЦКБЕМ-НВО "Енергія" стало з початку 1950-х років центром космічної науки та промисловості в СРСР. Космонавтика унікальна тим, що багато що передбачене спочатку фантастами, а потім вченими відбулося воістину з космічною швидкістю. Всього 40 з невеликим років минуло з дня запуску першого штучного супутника Землі, 4 жовтня 1957 37 рис. 8, а історія космонавтики вже містить серії чудових досягнень, отриманих спочатку СРСР і США, та був й іншими космічними державами.

Вже багато тисяч супутників літають на орбітах навколо Землі, апарати досягли Місяця, Венери, Марса; наукова апаратура посилалася до Юпітера, Меркурія, Сатурна для отримання знань про ці віддалені планети Сонячної системи.

З моменту запуску першого космонавта Гагаріна Ю. А. на КК «Схід», після запусків КК 38 рис. 9 «Салют», «Світ», СРСР став довгий час провідною країною світу з пілотованої космонавтики. Великомасштабні космічні системи на користь широкого спектра завдань (у т. ч. соціально-економічних та наукових), інтеграція космічних галузейрізних країн.

Перші потужні ЖРД (створені під керівництвом Глушко В. П.), реалізація нових наукових ідей та схем, що практично виключили втрати на привід ТНА, висунули російське двигунобудування на передові рубежі космічної техніки. Розвиток термо-гідродинаміки, теорії теплопередачі та міцності, металургії матеріалів, хімії палив, вимірювальної техніки, вакуумної та плазмової технології.

Проектування складних космічних систем, космодромобудування, високоточні та надійні СУ віддалених об'єктів метеозабезпечення, супутникова геодезія, створення інформаційного простору.

Ведеться боротьба із забрудненням космічного простору.

У 1,5-2 рази збільшується ефективність засобів збройної боротьби.

У 20-х роках ХХ століття у Німеччині велися практичні роботи зі створення ЗРД та розроблялися проекти балістичних ракет. У роботах взяли участь великі німецькі вчені та інженери Г. Оберт, Р. Небель, В. Рідель, К. Рідель. Герман Оберт працював над створенням ракет. Ще в 1917 р. створив проект бойової ракети на рідкому паливі (спирт і рідкий кисень), яка має нести бойовий заряд на дальність у кілька сотень кілометрів. У 1923 році Оберт написав дисертацію "Ракета в міжпланетному просторі". Подальший розвитокідеї Г. Оберта отримали у книзі "Шляхи здійснення космічного польоту" (1929), в якій розглянуто, зокрема про можливість використання при міжпланетних перельотах енергії сонячного випромінювання.

У 1957 році вийшла книга Оберта "Люди в космосі", де він знову повертається до використання енергії випромінювання сонця за допомогою дзеркал, що розгортаються в космосі.

Обертом розроблено кілька проектів космічних ракет з ЖРД, пропонуючи як паливо спирт, вуглеводні, рідкий водень, а як окислювач рідкий кисень.

Р. Небель працював над проектом ракети, що запускається за наземними цілями з літака.

В. Рідель проводив експериментальні дослідження ракетних двигунів. 1927 року в Бреслау було створено. Товариство міжпланетних повідомлень, члени якого створили та випробували у Руссельчеймі ракетний візок.

Наприкінці 20-х років для проведення експериментальних робіт, спрямованих на створення ракет із ЗРД при відділі балістики та боєприпасів управління озброєння рейсверу створено групу з дослідження рідинних ракетних двигунів під керівництвом В. Дорнбергера. У 1932 році в Кюнельсдорфі неподалік Берліна в спеціально організованій експериментальній лабораторії починається розробка ЗРД для балістичних ракет.

У цій лабораторії провідним конструктором стає Вірнер фон Браун. У 1933 році групою інженерів під керівництвом Дорнбергера і Брауна було сконструйовано балістичну ракету з ЖРД А-1 зі стартовою вагою 150 кг, довжину 1,4 м, діаметр 0,3 м. Двигун розвивав тягу 295 кг. Хоча конструкція виявилася невдалою, та її вдосконалений варіант А-2, створений з урахуванням А-1, у грудні 1934 року було запущено успішно острові Боркум (Північне море). Ракета досягла висоти 2,2 км.

У 1936 року за повної підтримки командування рейхсверу група Дорбергера - Брауна розпочала розробку балістичної ракети з розрахунковою дальністю 275 км із вагою головну частину 1т. Тоді ж було ухвалено рішення про будівництво острова Узедом у Балтійському морі науково-дослідного ракетного центру Пенемюнде, що складається із двох частин. Пенемюнде -Вест для випробування нових видів зброї ВПС та Пенемюнде-Ост, де проводилися роботи, над ракетою для сухопутних військ.

Після невдалих пусків ракети А-3 почалися роботи над ракетою А-4 з ЖРД, що мала такі тактико-технічні характеристики: стартова вага 12 т, довжина 14 м, діаметр корпусу 1,6 м, розмах стабілізаторів 3,5 м, тяги двигунів Землі 25 т, дальність польоту близько 300 км. Кругове відхилення ракети має бути в межах 0,002 – 0,003 км. Головна частина мала заряд вибухової речовини, що дорівнює 1 т.

Перший експериментальний пуск ракети А-4 відбувся 13 червня 1942 і закінчився невдачею, ракета впала через 1,5 хвилини після старту 3 жовтня 1942 ракета пролетіла 190 км, досягши висоти 96 км і відхилилася від розрахункового місця падіння на 4 км.

У період з вересня 1944 по березень 1945 командування німецьких збройних сил направило в бойові ракетні підрозділи близько 5,8 тис. ракет V-2. Майже 1,5 тис. ракет не досягли пускових установок. Близько 4,3 тис. ракет було запущено у бік Англії, Бельгії. З них 15% досягли мети. Такий низький відсоток успішних пусків пояснюється конструктивними вадами V-2. Однак було отримано досвід застосування ракетної зброї великої дальності, який негайно було використано у США та СРСР.

1.3. Освіта ринку космічних послуг та розвиток РКТ на сучасному етапі

Якщо перший період бурхливого розвитку ракетної техніки вирішення завдань у космосі здійснювалося за будь-яку ціну, на вирішення кожної нової завдання розроблялася нова, зазвичай досконаліша ракета, то вже наприкінці 60-х питання економічної ефективностіракетної техніки.

У міру зростання практичної її ефективності, збільшення її віддачі в різних сферах діяльності в космосі. У передових країнах інтерес до використання її результатів почав проявлятися і в більшості країн світу. Постало питання про використання на правах оренди ракети-носії та КО країн, що мають цю техніку, або про створення та освоєння власних космічних технологій. Перший шлях спричинив створення ринку космічних послуг. Однак у зв'язку з великою вартістю оренди космічних ліній зв'язку, метеорологічних, навігаційних та інших космічних систем у багатьох країнах було поставлено питання про створення власних коштіввиведення та КО.

Але часто власних ресурсівв окремих навіть великих країн із метою не вистачало, тому почали створюватися міжнародні космічні об'єднання з реалізації великих космічних проектів, наприклад Європейське космічне агентство та інших.

З кінця сімдесятих років ринок космічних послуг являє собою пристрій і сектор світової, що інтенсивно розвивається. економічної системи. Це обумовлено зростанням потреб у послугах, що надаються на комерційній основіз використанням ракетно-космічних систем: телекомунікацій, продукти та послуги дистанційного зондування поверхні Землі, виведення в космос літальних апаратів, геодезичні та навігаційні послуги тощо. Крім того, політичні зміни призвели до послаблення державного регулюванняу розвитку приватної ініціативи у сфері космічної діяльності. В результаті створення перспективних технологій та розробки засобів виведення та космічних апаратів відкрилися нові можливості в освоєнні космосу на комерційній основі.

Коротка історія ракет

Загальний принцип реактивного польоту, який ліг в основу всіх ракет, простий - від тіла відокремлюється якась частина, що приводить все інше в рух.

Хто першим реалізував цей принцип – невідомо, але різні припущення та домисли доводять генеалогію ракетобудування аж до Архімеда. Достовірно про перші подібні винаходи відомо, що ними активно користувалися китайці, які заряджали їх порохом і за рахунок вибуху запускали в небо. Таким чином вони створили перші твердопаливніракети. Великий інтерес до ракет з'явився у європейських урядів на початку

Другий ракетний бум

Ракети чекали свого часу і дочекалися: у 1920-х роках почався другий ракетний бум, і пов'язаний він насамперед із двома іменами.

Костянтин Едуардович Ціолковський - вчений-самоучка з Рязанської губернії, незважаючи на труднощі та перешкоди, сам дійшов до багатьох відкриттів, без яких неможливо було навіть говорити про космос. Ідея використання рідкого палива, формула Ціолковського, яка розраховує необхідну для польоту швидкість, виходячи із співвідношення кінцевої та початкової мас, багатоступінчаста ракета – все це його заслуга. Багато в чому під впливом його праць створювалося та оформлялося вітчизняне ракетобудування. У Радянському Союзі почали стихійно виникати товариства та гуртки з вивчення реактивного руху, серед яких ГІРД - група вивчення реактивного руху, а в 1933 під патронажем влади з'явився Реактивний інститут.

Костянтин Едуардович Ціолковський.
Джерело: Wikimedia.org

Другий герой ракетних перегонів - німецький фізик Вернер фон Браун. Браун мав відмінну освіту і живий розум, а після знайомства з іншим світилом світового ракетобудування, Генріхом Обертом, він вирішив докласти всіх своїх сил до створення та вдосконалення ракет. У роки Другого Світового фон Браун фактично став батьком «зброї відплати» Рейху – ракети «Фау-2», яку німці почали застосовувати на полі бою в 1944 році. «Крилатий жах», як називали її в пресі, приніс руйнацію багатьом англійським містам, але, на щастя, на той момент крах нацизму був уже справою часу. Вернер фон Браун разом зі своїм братом вирішив здатися в полон до американців, і, як показала історія, це був щасливий квиток не тільки не стільки для вчених, скільки для самих американців. З 1955 Браун працює на американський уряд, і його винаходи лягають в основу космічної програми США.

Але повернемося у 1930-ті. Радянський уряд гідно оцінив прагнення ентузіастів на шляху до космосу і вирішив використати його у своїх інтересах. У роки війни себе добре показала «Катюша» - система залпового вогню, яка стріляла реактивними ракетами. Це була багато в чому інноваційна зброя: «Катюша» на базі легкої вантажівки «Студебекер» приїжджала, розверталася, обстрілювала сектор та їхала, не даючи німцям схаменутися.

Закінчення війни підкинуло нашому керівництву нове завдання: американці продемонстрували світові всю потужність ядерної бомби, і стало очевидним, що на статус наддержави може претендувати тільки той, хто має щось схоже. Але тут була проблема. Справа в тому, що, крім самої бомби, нам потрібні були засоби доставки, які змогли б обійти ППО США. Літаки для цього не годилися. І СРСР вирішив зробити ставку на ракети.

Костянтин Едуардович Ціолковський помер у 1935 році, але йому на зміну прийшло ціле покоління молодих учених, яке відправило людину в космос. Серед цих учених був Сергій Павлович Корольов, якому судилося стати «козирем» Рад у космічній гонці.

СРСР взявся за створення своєї міжконтинентальної ракети з усією старанністю: були організовані інститути, зібрані кращі вчені, у підмосковних Підлипках створюється НДІ з ракетному озброєнню, і робота кипить на повну силу.

Тільки колосальне напруження сил, засобів і умів дозволило Радянському Союзу в найкоротший термінзбудувати свою ракету, яку назвали Р-7. Саме її модифікації вивели у космос «Супутник» та Юрія Гагаріна, саме Сергій Корольов та його соратники дали старт космічній ері людства. Але із чого складається космічна ракета?