2 января 1959 года советская космическая ракета впервые в истории достигла второй космической скорости, необходимой для межпланетных полетов, и вывела на лунную траекторию автоматическую-межпланетную станцию «Луна-1». Это событие положило начало «лунной гонки» между двумя сверхдержавами - СССР и США.

«Луна-1»

2 января 1959 года СССР осуществил пуск ракеты-носителя «Восток-Л», которая вывела на лунную траекторию автоматическую межпланетную станцию «Луна-1». АМС пролетела на расстоянии 6 тыс. км. от лунной поверхности и вышла на гелиоцентрическую орбиту. Целью полёта было достижение «Луной-1» поверхности Луны. Вся бортовая аппаратура работала корректно, но в циклограмму полёта закралась ошибка, и АМП на поверхность Луны не попала. На результативности бортовых экспериментов это не отразилось. В ходе полёта «Луны-1» удалось зарегистрировать внешний радиационный пояс Земли, впервые измерить параметры солнечного ветра, установить отсутствие у Луны магнитного поля и провести эксперимент по созданию искусственной кометы. К тому же «Луна-1» стала космическим аппаратом, который сумел достичь второй космической скорости, преодолел земное притяжение и стал искусственным спутником Солнца.

«Пионер-4»

3 марта 1959 с космодрома на мысе Канаверал был запущен американский космический аппарат «Пионер-4», который первым совершил облёт Луны. На его борту были установлены счётчик Гейгера и фотоэлектрический сенсор для фотографирования лунной поверхности. Космический аппарат пролетел на расстоянии 60 тыс. километров от Луны на скорости 7,230 км/с. На протяжении 82 часов «Пионер-4» передавал на Землю данные о радиационной обстановке: в лунных окрестностях радиации обнаружено не было. «Пионер-4» стал первым американским космическим аппаратом, которому удалось преодолеть земное притяжение.

«Луна-2»

12 сентября 1959 года с космодрома Байконур стартовала автоматическая межпланетная станция «Луна-2», которая стала первой в мире станцией, достигшей поверхности Луны. Собственной двигательной установки у АМК не было. Из научного оборудования на «Луна-2» были установлены счётчики Гейгера, сцинтилляционные счётчики, магнитометры и детекторы микрометеоритов. «Луна-2» доставила на лунную поверхность вымпел с изображением герба СССР. Копию этого вымпела Н.С. Хрущев вручил президенту США Эйзенхауэру. Стоит отметить, что СССР демонстрировал модель «Луна-2» на различных европейских выставках, и ЦРУ смогло получить неограниченный доступ к модели для изучения возможных характеристик.

«Луна-3»

4 октября 1959 года с Байконура стартовала АМС «Луна-3», целью которой было изучение космического пространства и Луны. В ходе этого полёты впервые в истории были получены фото обратной стороны Луны. Масса аппарата «Луна-3» - 278,5 кг. На борту космического аппарата были установлены системы телеметрической, радиотехнической и фототелеметрической ориентации, позволявшие ориентироваться относительно Луны и Солнца, система энергопитания с солнечными батареями и комплекс научной аппаратуры с фотолабораторией.

«Луна-3» совершила 11 оборотов вокруг Земли, а затем вошла в земную атмосферу и прекратила своё существование. Несмотря на низкое качество снимков, полученные фотографии обеспечили СССР приоритет в наименовании объектов на поверхности Луны. Так на карте Луны появились цирки и кратеры Лобачевского, Курчатова, Герца, Менделеева, Попова, Склодовской-Кюри и лунное море Москвы.

«Рейнджер-4»

23 апреля 1962 года с мыса Канаверал стартовала американская автоматическая межпланетная станция Рейнджер-4. АМС несла капсулу весом 42,6 кг, содержавшую магнитный сейсмометр и гамма- спектрометр. Американцы планировали произвести сброс капсулы в районе Океана Бурь и в течение 30 суток проводить исследования. Но бортовая аппаратуры вышла из строя, и Рейнджер-4 не смог обрабатывать команды, которые поступали с Земли. Продолжительность полёта АМС «Рейнджер-4» 63 часа и 57 минут.

«Луна-4С»

4 января 1963 года ракета-носитель «Молния» вывела на орбиту АМС «Луна-4С», которая должна была впервые в истории космических полётов совершить мягкую посадку на поверхность Луны. Но старт в сторону Луны по техническим причинам не произошёл, и 5 января 1963 года «Луна-4С» вошла в плотные слои атмосферы и прекратила существование.

Рейнджер-9

21 марта 1965 года американцы запустили Рейнджер-9, целью полёта которого было получение детальных фото лунной поверхности на последних минутах перед жёсткой посадкой. Аппарат был сориентирован таким образом, чтобы центральная ось камер полностью совпадала с вектором скорости. Это должно было позволить избежать «смазывания изображения».

За 17,5 минут до падения (расстояние до поверхности Луны составляло 2360 км) удалось получить 5814 телевизионных изображений лунной поверхности. Работа Рейнджера-9 получила высшие оценки мирового научного сообщества.

«Луна-9»

31 января 1966 года с Байконура стартовала советская АМС «Луна-9», которая 3 февраля совершила первую мягкую посадку на Луне. АМС прилунился в Океане Бурь. Со станцией состоялось 7 сеансов связи, продолжительность которых составляла более 8 часов. Во время сеансов связи «Луна-9» передавала панорамные изображения лунной поверхности вблизи места посадки.

«Аполлон-11»

16-24 июля 1969 года состоялся полёт американского пилотируемого космического корабля серии «Аполлон». Этот полёт знаменит в первую очередь тем, что земляне впервые в истории совершили посадку на поверхность космического тела. 20 июля 1969 года в 20:17:39 лунный модуль корабля на борту с командиром экипажа Нилом Армстронгом и пилотом Эдвином Олдрином прилунился в юго-западной части Моря Спокойствия. Астронавты совершили выход на лунную поверхность, который продолжался 2 часа 31 минуту 40 секунд. Пилот командного модуля Майкл Коллинз ждал их на окололунной орбите. Астронавтами в месте посадки был установлен флаг США. Американцы разместили на поверхности Луны комплект научных приборов и собрали 21,6 кг образцов лунного грунта, который доставили на Землю. Известно, что после возвращения члены экипажа и лунные образцы прошли строгий карантин, не выявивший никаких лунных микроорганизмов.

«Аполлон-11» привёл к достижению цели, поставленной президентом США Джоном Кеннеди – осуществить высадку на Луну, обогнав в лунной гонке СССР. Стоит отметить, что факт высадки американцев на поверхность Луны вызывает у современных учёных сомнения.

«Луноход-1»

10 ноября 1970 с космодрома Байконур АМС «Луна-17». 17 ноября АМС прилунилась в Море Дождей, и на лунный грунт съехал первый в мире планетоход – советский дистанционно-управляемый самоходный аппарат «Луноход-1», который был предназначен для исследования Луны и проработал на Луне 10,5 месяцев (11 лунных дней).

За время работы «Луноход-1» преодолел 10 540 метров, двигаясь со скоростью 2 км/ч, и обследовал площадь 80 тыс. кв.м. Он передал на землю 211 лунных панорам и 25 тыс. фото. За 157 сеансов с Землёй «Луноход-1» принял 24 820 радиокоманд и произвёл химический анализ грунта в 25 точках.

15 сентября 1971 года ресурс изотопного источника тепла исчерпался, и температура внутри герметичного контейнера лунохода начала падать. 30 сентября аппарат на связь не вышел, а 4 октября учёные прекратили попытки войти с ним в контакт.

Стоит отметить, что битва за Луну продолжается и сегодня: космические державы разрабатывают самые невероятные технологии, планируя .

Человека всегда манили холодные дали космоса... Они поражают своей мрачной загадочностью. Наверное, от огромного желания прикоснуться к неизвестному, люди придумали летательные аппараты.

Данная статья предназначена для лиц старше 18 лет

А вам уже исполнилось 18?

Малые космические аппараты

Космический аппарат «Кассини»

Первые спутники

Для совершения межпланетных странствий в свое время понадобилось создание мощных, современных и прочных машин, которые могли бы преодолеть не только силу притяжения нашей планеты, но и различные неблагоприятные условия окружающей среды межпланетного пространства. Для преодоления силы притяжения нашей планеты летательному аппарату требуется скорость свыше одиннадцати километров в секунду. Преодолевая силы притяжения Земли, действующие на него в полете, аппарат выходит в открытый космос — межпланетное пространство.

Но здесь космос только начинается. Далее нужно преодолеть силу притяжения Солнца и выйти из-под его «власти», для этого понадобится средняя скорость движения свыше шестнадцати километров в секунду. Так летательный аппарат выходит из зоны влияния Солнца и попадает в межзвездное пространство. Однако и это не предел, ибо размеры космоса безграничны, как безграничны размеры человеческого сознания. Чтобы продвинутся дальше, а именно выйти в межгалактическое пространство, нужно развить скорость свыше пятисот километров в секунду.

Первым спутником нашей планеты стал «Спутник-1», запущенный Советским Союзом с целью изучения космического пространства вокруг Земли. Это был прорыв в сфере изучения космоса. Благодаря запуску первого спутника была подробно изучена собственная атмосфера Земли, а так же окружающее ее космическое пространство. Самым быстрым и самым далеким космическим аппаратом по отношению к нашей планете на сегодняшний день является спутник «Вояджер-1». Он исследует Солнечную систему и ее окрестности уже сорок лет. За эти сорок лет были собраны бесценные данные, которые могут послужить хорошим плацдармом для научных открытий будущего.

Одним из приоритетных направлений науки в сфере изучения космоса является исследование Марса. Что касается полета на эту планету, то пока такая идея остается лишь на бумаге, хотя работы в ее направлении ведутся. Путем проб и ошибок, анализа отказов космических летательных аппаратов ученые пытаются найти максимально комфортный вариант полета на Марс. Еще очень важно, чтобы внутри корабля для экипажа были созданы самые безопасные условия. Одной из главных проблем сегодня является электризация космического корабля во время высоких скоростных режимов, что создает опасность возгорания. Но все равно, даже несмотря на это, жажда человека к познанию космоса неугасаема. Об этом говорит огромный список межпланетных путешествий, осуществленных на сегодняшний день.

Запуски космических аппаратов в 2017 году

Список запусков космических аппаратов в 2017-м году весьма велик. Лидером в списке запусков космических аппаратов,конечно, является Америка, как флагман научных исследований в области изучения космоса, однако и другие страны так же не отстают. И статистика запусков положительна, за весь 2017-й год неудачных запусков было всего лишь три.

Исследование Луны космическими аппаратами

Конечно же, самым привлекательным объектом исследований человека всегда была Луна. В 1969 году человек впервые ступил на поверхность Луны. Ученые, которые занимались изучением планеты Меркурий, утверждают, что Луна и Меркурий похожи по физическим характеристикам. Снимок, сделанный космическим аппаратом с орбиты Сатурна, показывает, что Луна выглядит как светлая точка посреди безграничного мрака космоса.

Космические аппараты России

Большая часть нынешних космических аппаратов России — это советские летательные аппараты многоразового использования, которые были запущены в космос еще во времена СССР. Однако и современные летательные аппараты в России также добиваются успеха в исследования космического пространства. Российские ученые планируют множество полетов к поверхности Луны, Марса и Юпитера. Наибольший вклад в изучение Венеры, Луны и Марса совершили советские научно-исследовательские станции с одноименными названиями. Ими совершено великое множество полетов, результатами которых стали бесценные фото и видеоматериалы, замеры температуры, давления, изучение атмосферы этих планет и т д.

Классификация космических аппаратов

По принципу работы и специализации космические аппараты делятся на:

• искусственные спутники планет;
• космические станции для межпланетных исследований;
• планетоходы;
• космические корабли;
• орбитальные станции.

Спутники земли, орбитальные станции и космические корабли предназначены для исследований Земли и планет солнечной системы. Космические станции предназначены для исследований за пределами Солнечной системы.

Спускаемый аппарат космического корабля «Союз»

«Союз» — это пилотируемый космический корабль с научной аппаратурой на борту, бортовой аппаратурой, возможностью связи между космическим аппаратом и землей, наличием энергопреобразующей аппаратуры, телеметрической системой, системой ориентации и стабилизации и многими другими системами и приборами для проведения научно-исследовательской работы и жизнеобеспечения экипажа. Спускаемый аппарат корабля «Союз» имеет внушительный вес — от 2800 до 2900 кг в зависимости от марки корабля. Один из минусов корабля — высокая вероятность выхода из строя радиосвязи и нераскрытые панели солнечных батарей. Но это исправили в более поздних версиях корабля.

История космических аппаратов серии «Ресурс-Ф»

История серии «Ресурса» берет свое началов 1979 году. Это серия космических аппаратов для ведения фото и видео съемки в космическом пространстве, а также для картографических исследований поверхности Земли. Информация, получаемая с помощью космических аппаратов серии «Ресурс-Ф», применяется в картографии, геодезии, а также для контроля сейсмической активности коры Земли.

Малые космические аппараты

Искусственные спутники, имеющие небольшие размеры, рассчитаны на решение простейших задач. О том, как они используются и какую роль играют в изучении космоса и поверхности земли известно немало. В основном их задача — мониторинг и исследования поверхности Земли. Классификация малых спутников зависит от их массы. Разделяют:

• миниспутники;
• микроспутники;
• наноспутники;
• пикоспутники;
• фемтоспутники.

В зависимости от размера и массы спутника определяется его задача, но так или иначе все спутники данной серии исполняют задачи по исследованиям поверхности Земли.

Электроракетный двигатель для космических аппаратов

Суть работы электродвигателя в преобразовании электрической энергии в кинетическую. Электроракетные двигатели делятся на: электростатические, электротермические, электромагнитные, магнитодинамические, импульсные, ионные. Ядерный электродвигатель открывает возможности полета к далеким звездам и планетам за счет своей мощности. Двигательная установка преобразует энергию в механическую, что позволяет развить скорость, необходимую для преодоления силы земного притяжения.

Проектирование космических аппаратов

Разработка систем космических аппаратов зависит от задач, которые на эти аппараты возлагаются. Их деятельность может охватывать весьма разные сферы деятельности — от научно-исследовательских до метеорологических и военно-разведывательных. Проектирование и снабжение аппаратов определенными системами и функциями происходит в зависимости от поставленных перед ними задач.

Космический аппарат «Кассини»

На весь мир известны имена этих разведчиков тайн Вселенной — «Юнона», «Метеор», «Розетта», Галилео«, «Феникс», «Пионер», «Юбилейный», "Dawn"(Доун), " Акацуки«, «Вояджер», «Магеллан», «Асе», «Тундра», «Буран», «Русь», «Улисс», "Нивелир-ЗУ«(14ф150), «Genesis», «Викинг», «Вега», «Луна-2», «Луна-3», «Soho», «Меридиан», «Стардаст», «Джемини-12», «Спектр-РГ» , «Горизонт», «Федерация», серия аппаратов «Ресурс-П» и многие другие, список можно продолжать бесконечно. Благодаря собранной ими информации, мы можем открывать все новые и новые горизонты.

Не менее качественный и уникальный космический аппарат «Cassini» был запущен в далеком 1997-ом году и двадцать лет служил на благо человечества. Его прерогатива — изучение далекого и загадочного «властелина колец» нашей Солнечной системы — Сатурна. В сентябре этого года аппарат завершил свою почетную миссию путеводной звезды человечества и, как и положено падающей звезде, сгорел в полете дотла, не коснувшись родной Земли.

Космические аппараты - аппараты, предназначенные для реализации различных задач в космическом пространстве, а также обеспечения возможности проведения различных исследовательских работ непосредственно на поверхности различных небесных тел. Таковыми, например, являются искусственные спутники Земли , космические корабли, орбитальные станции .

Первым космическим аппаратом можно назвать первый искусственный спутник Земли , выведенный на орбиту 4 октября 1957 г. Все космические аппараты можно разделить на околоземные и межпланетные. Первые движутся по геоцентрическим орбитам и не выходят за пределы гравитационного поля Земли.

По принципу управления все космические аппараты являются либо пилотируемыми (космические корабли-спутники, обитаемые орбитальные станции), либо автоматическими космическими аппаратами (искусственными спутниками планет Солнечной системы, автоматическими межпланетными станциями).

На сегодняшний день указанные примеры космических аппаратов уже созданы и успешно работают в космическом пространстве, а некоторые еще находятся в стадии проектов, как, например, транспортные космические корабли многоразового пользования и межпланетные корабли, которые могли бы осуществлять полет и высадку человека на другие планеты Солнечной системы. Спектр задач, решаемых космическими аппаратами, очень обширен. Они могут использоваться в планетных и межпланетных исследованиях (автоматические межпланетные станции и планетоходы), в метеорологических исследованиях, а космические корабли и орбитальные станции, например, обеспечивают возможность жизнедеятельности человека в космическом пространстве.

Современные космические аппараты используют различные ракетные двигатели для выведения на нужную орбиту, после чего ракетные двигатели задействуются лишь в случае необходимости (для коррекции траектории, торможение при посадке), а все остальное время работы космический аппарат движется по инерции, по законам небесной механики.

Отличительной особенностью большинства космических аппаратов считается способность длительного пребывания в условиях космического пространства и самостоятельного функционирования без непосредственного участия человека. По многим характеристикам такие аппараты похожи на естественные небесные тела, которые также движутся по общим законам механики. Многие снабжены специальными системами астроориентации, коррекции траекторий, системами регулирования теплового режима, различной бортовой аппаратурой, системой радиосвязи с Землей.

Обычно космический аппарат имеет радиационную поверхность, которая представляет собой радиатор -излучатель, обладающий большим собственным излучением тепла при малом коэффициенте пог лощения. Практически все системы космического аппарата должны быть защищены от радиационного излучения, что достигается путем нанесения специальных защитных покрытий. Для защиты от мелких метеорных частиц поверхности и оптических объектов аппарата все внешние элементы покрыты специальными защитными «экранами» (имеют особую обработку поверхности).

Людей или оборудования в верхней части земной атмосферы - так называемом, ближнем космосе , также называют «» (КЛА ).

Области использования космических аппаратов обуславливают их разделение по следующим группам:

• суборбитальные КА ;
• околоземные орбитальные КА , движущиеся по геоцентрическим орбитам искусственных спутников Земли ;
• межпланетные (экспедиционные) КА ;
• напланетные КА .

Также принято различать автоматические и пилотируемые космические аппараты . К пилотируемым космическим аппаратам, в частности относят все виды пилотируемых космических кораблей и орбитальных космических станций . (Несмотря на то, что современные орбитальные станции совершают свой полёт в области ближнего космоса, и формально могут называться «Космическими летательными аппаратами », в сложившейся традиции, их называют «Космическими аппаратами ».)

Название «» иногда также используется для обозначения активных (то есть маневрирующих) искусственных спутников Земли , с целью подчёркивания их отличий от пассивных спутников. В большинстве же случаев значения терминов «Космический летательный аппарат » и «Космический аппарат » синономиничны и взаимозаменяемы.

В активно исследуемых в последнее время проектах создания гиперзвуковых летательных аппаратов часто используют ещё одно похожее название «Воздушно-космические аппараты » (ВКА ), обозначая, таким образом, средства предназначенные для выполнения управляемого полёта, как в безвоздушном космическом пространстве, так и в плотной атмосфере Земли.

Классификация космических аппаратов

Различают следующие классы космических аппаратов:

• искусственные спутники Земли : - автоматические аппараты, выполняющие разнообразные задачи на орбите Земли ;
• автоматические межпланетные станции (космические зонды), применяемые для изучения дальнего космоса;
• автоматические или пилотируемые космические корабли , используемые для доставки грузов и человека на околоземную орбиту (а в будущем, - и на орбиты других планет) и их возвращения;
• орбитальные станции : - пилотируемые аппараты, предназначенные для долговременного пребывания и работы людей на орбите Земли либо другой планеты;
• орбитальные аппараты - беспилотный аппарат для исследования планеты с ее орбиты;
• спускаемые аппараты - предназначенные для доставки людей и/или аппаратуры с околопланетной орбиты или межпланетной траектории на поверхность планеты с мягкой посадкой;
• планетоходы : - автоматические лабораторные комплексы или транспортные средства , предназначенные для перемещения по поверхностям планет и других небесных тел .

Космические аппараты предназначены для выполнения широчайшего спектра научных, народно-хозяйственных, военных и другого рода задач, часть из которых перечислена в следующем списке:

• Исследование Земли: - спутники дистанционного зондирования Земли;
• Метеорология: - метеорологические спутники;
• Навигация: - навигационные спутники;
• Планетные и межпланетные исследования - автоматические межпланетные станции, планетоходы;
• Телекоммуникации и связь: - телекоммуникационные спутники ;
• Обеспечение жизнедеятельности человека в космическом пространстве - пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;
• Космический туризм - пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;
• Разведка и военные эксперименты - разведывательные спутники, военные спутники, пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;

В силу специфики выполняемых задач космические аппараты могут оснащаться различными двигательными установками на основе ракетных двигателей , к которым относятся как традиционные реактивные двигатели , так и перспективные (солнечный парус , использующий давление солнечного света и так называемый «солнечный ветер» ;ионные, ядерные, термоядерные, и т. п.).

Массовые характеристики космических аппаратов

Особенности полёта

Бортовые системы

Необходимость длительного функционирования в условиях космического пространства и выполнения целевых задач обусловили развитие следующих основных систем космических аппаратов: системы энергообеспечения, системы терморегуляции, системы радиационной защиты, системы космической связи, системы управления движением и т. п. Для пилотируемых космических аппаратов характерно также наличие развитой системы жизнеобеспечения.

Отдельный комплекс проблем возникает при возвращении космических аппаратов на Землю или выполнении посадки на поверхность других небесных тел . В частности, это обуславливает разработку сложных систем обеспечения спуска и посадки.

Ещё один класс задач, часто решаемых разработчиками космических аппаратов, это обеспечение их стыковки с другими искусственными объектами. Выполнение этих задач предполагает наличие систем сближения и стыковки.

(КА), различные виды летательных аппаратов, оснащённых специальным оборудованием и предназначенных для полётов в космос или в космосе в научных, народнохозяйственных (коммерческих) и других целях (см. Космический полёт). Первый в мире космический аппарат был запущен в СССР 4 октября 1957, первый пилотируемый космический аппарат - корабль «Восток» под управлением гражданина СССР Ю.А.Гагарина - 12 апреля 1961.
Космические аппараты делятся на две основные группы: околоземные орбитальные аппараты - искусственные спутники Земли (ИСЗ); межпланетные космические аппараты, которые выходят за пределы сферы действия Земли - искусственные спутники Луны (ИСЛ), Марса (ИСМ), Солнца (ИСС), межпланетные станции и т.п. По основному назначению космические аппараты делятся на научно-исследовательские, испытательные и специализированные (последние 2 вида космических аппаратов называют также прикладными). Научно-исследовательские космические аппараты проводят комплекс научно-технических экспериментов, исследования медико-биологического характера, изучают космическую среду и явления природы, определяют характеристики и константы космического пространства, параметры Земли, других планет и небесных тел. Испытательные космические аппараты используются для проверки и отработки в условиях космического полёта элементов конструкции, систем агрегатов и блоков разрабатываемых образцов и способов их применения. Специализированные космические аппараты решают одну или несколько задач прикладного характера в народно-хозяйственных (коммерческих) или военных целях, например, связи и управления, разведки, навигации и т.д.
Конструкция космического аппарата может быть компактной (с постоянной конфигурацией при выводе на орбиту и в полёте), развёртываемой (конфигурация изменяется на орбите за счёт раскрытия отдельных элементов конструкции) и надувной (заданная форма на орбите обеспечивается за счёт наддува оболочки).
Различают лёгкие космические аппараты с массой в пределах от нескольких килограмм до 5 тонн; средние - до 15 тонн; тяжёлые - до 50 тонн и сверхтяжёлые - 50 тонн и более. По конструктивно-компоновочной основе космические аппараты бывают моноблочные, многоблочные и унифицированные. Конструкция моноблочного космического аппарата составляет единую и функционально неделимую базовую основу. Многоблочный космический аппарат выполнен из функциональных блоков (отсеков) и в конструктивном отношении допускает изменение назначения путём замены отдельных блоков (их наращивания) на Земле или на орбите. Базовая конструктивно-компоновочная основа унифицированного космического аппарата позволяет путём установки соответствующей аппаратуры создавать аппараты различного назначения.
По способу управления космические аппараты подразделяются на автоматические, пилотируемые (обитаемые) и комбинированные (посещаемые). Последние 2 типа называют также космическими кораблями (КК) или космическими станциями (КС). Автоматический космический аппарат имеет комплекс бортового оборудования, не требующего экипажа на борту и обеспечивающего выполнение заданной автономной программы. Пилотируемый космический аппарат предназначается для выполнения задач при участии человека (экипажа). Комбинированный космический аппарат - разновидность автоматического, конструкция которого предусматривает в процессе функционирования периодическое посещение его космонавтами для проведения научных, ремонтных, проверочных, специальных и других работ. Отличительная особенность большинства существующих и будущих типов космических аппаратов - способность к длительному самостоятельному функционированию в условиях космического пространства, для которого характерны глубокий вакуум, наличие метеорных частиц, интенсивная радиация и невесомость.
Космический аппарат включает корпус с конструктивными элементами, обеспечивающее оборудование и специальную (целевую) аппаратуру. Корпус космического аппарата является конструктивно-компоновочной основой для установки и размещения всех его элементов и соответствующей аппаратуры. Обеспечивающее оборудование автоматического космического аппарата предусматривает наличие следующих систем: ориентации и стабилизации, терморегулирования, энергопитания, командно-программной, телеметрии, траекторных измерений, управления и навигации, исполнительных органов и др. На обитаемых (пилотируемых) и посещаемых космических аппаратах, кроме того, имеются системы жизнеобеспечения, аварийного спасения и пр. Специальная (целевая) аппаратура космического аппарата может быть оптической, фотографической, телевизионной, инфракрасной, радиолокационной, радиотехнической, спектрометрической, рентгеновской, радиометрической, калориметрической, радиосвязи и ретрансляции и т.п. (смотрите также Бортовое оборудование космического аппарата).
Научно-исследовательские космические аппараты ввиду широкого круга решаемых вопросов разнообразны по массе, размерам, конструкции, типу используемых орбит, характеру оборудования и приборного оснащения. Масса их колеблется от нескольких килограмм до 10 тонн и более, высота орбит - от 150 до 400 000 километров. К автоматическим научно-исследовательским космическим аппаратам относятся советские искусственные спутники Земли серий «Космос», «Электрон», «Протон»; американские космические аппараты серий спутников-обсерваторий «Эксплорер», «OGO», «OSO», «ОАО» и др., а также автоматические межпланетные станции. Отдельные типы автоматических исследовательских космических аппаратов или средства их оснащения разработаны в ГДР, ЧССР, Австрии, Великобритании, Канаде, Франции, ФРГ, Японии и других странах.
Космические аппараты серии «Космос» созданы для исследований околоземного пространства, излучений Солнца и звёзд, процессов в магнитосфере Земли, изучения состава космических излучений и радиационных поясов, флюктуации ионосферы и распределения метеорных частиц в околоземном пространстве. Ежегодно запускается несколько десятков космических аппаратов этой серии. К середине 1977 было запущено более 930 космических аппаратов «Космос».
Космические аппараты серии «Электрон» предназначены для одновременного изучения внешнего и внутреннего радиационных поясов и магнитного поля Земли. Орбиты эллиптические (высота перигея 400- 460 километров, апогея - 7000-68 000 километров), масса космического аппарата 350-445 килограмм. Одной ракетой-носителем (РН) одновременно выводятся на эти орбиты 2 космических аппарата, различные по составу научной аппаратуры, размерам, конструкции и форме; они образуют космическую систему.
Космические аппараты серии «Протон» использовались для комплексного изучения космических лучей и взаимодействий частиц сверхвысоких энергий с веществом. Масса космического аппарата 12-17 тонн, относительная масса научной аппаратуры 28-70%.
Космический аппарат «Эксплорер» - один из американских автоматических исследовательских космических аппаратов. Масса его в зависимости от решаемой задачи колеблется от нескольких килограмм до 400 килограмм. С помощью этих космических аппаратов измеряется интенсивность космического излучения, изучаются солнечный ветер и магнитные поля в районе Луны, исследуются тропосфера, верхние слои атмосферы Земли, рентгеновское и ультрафиолетовое излучения Солнца и т.д. Всего было осуществлено 50 запусков.
Космические аппараты серии спутников-обсерваторий «OGO», «OSO», «ОАО» имеют узкоспециализированное назначение. Космические аппараты «OGO» используются для геофизических измерений и, в частности, для исследования влияния солнечной активности на физические параметры околоземного пространства. Масса 450-635 килограмм. Космические аппараты «OSO» применялись для исследования Солнца. Масса 200-1000 килограмм, относительная масса научной аппаратуры 32-40%. Назначение космического аппарата «ОАО» - вести астрономические наблюдения. Масса 2000 килограмм.
Автоматические межпланетные станции (АМС) используются для полёта к другим небесным телам и изучения межпланетного космического пространства. С 1959 запущено свыше 60 автоматических межпланетных станций (к середине 1977): советские автоматические межпланетные станции серий «Луна», «Венера», «Марс», «Зонд»; американские автоматические межпланетные станции серий «Маринер», «Рейнджер», «Пионер», «Сервейер», «Викинг» и др. Эти космические аппараты позволили расширить познания о физических условиях Луны, ближайших планет Солнечной системы - Марса, Венеры, Меркурия, получить комплекс научных данных о свойствах планет и межпланетного пространства. В зависимости от назначения и решаемых задач в состав бортового оборудования автоматические межпланетные станции могут входить различные автоматические управляемые агрегаты и устройства: самодвижущиеся исследовательские аппараты, оборудованные необходимым комплексом средств (напр., аппараты типа «Луноход»), манипуляторы и т.п. (см. Космонавтика).
Испытательные космические аппараты . В Советском Союзе в качестве автоматических испытательных космических аппаратов используются различные модификации космических аппаратов «Космос», в США - спутники типа «OV», «ATS», «GGTS», «Додж», «TTS», «SERT», «RW» и др. С помощью космических аппаратов серии «Космос» были исследованы характеристики и возможности систем терморегулирования и обеспечения жизнедеятельности пилотируемых космических аппаратов, отработаны процессы автоматической стыковки спутников на орбите, способы защиты элементов космического аппарата от излучений. Пилотируемые и комбинированные (посещаемые) исследовательские космические аппараты предназначены для проведения медико-биологических, физико-химических и внеатмосферных астрономических исследований, исследований космической среды, изучения атмосферы Земли, её природных ресурсов и т.п. К середине 1977 осуществлено 59 запусков пилотируемых и посещаемых космических аппаратов. Это советские космические корабли (КК) и космические станции (КС) серий «Восток», «Восход», «Союз», «Салют», американские - серий «Меркурий», «Джемини», «Аполлон», «Скайлэб».
Специализированные космические аппараты народно-хозяйственного (коммерческого) назначения служат для метеорологических наблюдений, связи и исследования природных ресурсов. Удельный вес этой группы к середине 70-х годов составил около 20% всех запускаемых космических аппаратов (исключая военные). Ежегодный экономический выигрыш от применения глобальной метеорологической системы, использующей космические аппараты и обеспечивающей двухнедельный прогноз, может составлять, по некоторым оценкам, около 15 миллиардов долларов.
Метеорологические космические аппараты используются для получения в глобальном масштабе информации, с помощью которой составляются надёжные долгосрочные прогнозы. Применение одновременно нескольких космических аппаратов с телевизионной и инфракрасной (ИК) аппаратурой позволяет непрерывно наблюдать за распределением и перемещением облачности по земному шару, формированием мощных воздушных вихрей, ураганов, штормов, обеспечивать контроль за тепловым режимом земной поверхности и атмосферы, определять вертикальный профиль температуры, давления и влажности, а также другие факторы, имеющие важное значение для составления прогноза погоды. К метеорологическим космическим аппаратам относятся аппараты типа «Метеор» (СССР), «Тирос», «ESSA», «ITOS», «Нимбус» (США).
Космический аппарат типа «Метеор» предназначен для получения комплексной метеоинформации в видимом и инфракрасном (ИК) диапазонах спектра как с освещённой, так и с теневой стороны Земли. Снабжён трёхосной электромеханической системой ориентации корпуса, автономной системой ориентации солнечных батарей, системой терморегулирования, комплексом средств управления. Специальной аппаратура включает телевизионные и ИК-камеры, комплекс актинометрических приборов сканирующего и несканирующего типа.
Американский космический аппарат типа «Тирос» предназначен для регистрации ИК-излучений. Стабилизируется вращением. Диаметр 1 метр, высота 0,5 метра, масса 120-135 килограмм. Специальная аппаратура - телевизионные камеры и датчики. Хранение полученной информации до момента передачи её на Землю осуществляется магнитным запоминающим устройством. К середине 1977 запущено 10 космических аппаратов типа «Тирос».
Космический аппарат типа «ESSA» и «ITOS» - разновидности метеорологических космических аппаратов. Масса «ESSA» 148 килограмм, «ITOS» 310-340 килограмм. К середине 1977 запущено 9 космических аппаратов «ESSA» и 8 космических аппаратов «ITOS».
Космический аппарат типа «Нимбус» - экспериментальный метеорологический космический аппарат для лётных испытаний бортового оборудования. Масса 377-680 килограмм.
Связные космические аппараты осуществляют ретрансляцию радиосигналов земных станций, расположенных за пределами прямой видимости. Минимальная дальность между станциями, при которой ретрансляция информации с помощью связных космических аппаратов экономически целесообразна, составляет 500-1000 километров. По способу ретрансляции информации связные космические системы подразделяются на активные с использованием космических аппаратов, переизлучающих с помощью бортовой аппаратуры принятый сигнал («Молния», «Радуга» - СССР, «Синком» - США, международные «Интелсат» и другие), и пассивные (американские «Эхо» и другие)
Космические аппараты типа «Молния» ретранслирует телевизионные программы и осуществляет дальнюю телефонную и телеграфную связь. Масса 1600 килограмм. Запускается на сильно вытянутые эллиптические орбиты с высотой апогея 40000 километров над Северным полушарием. Оборудован мощной многоканальной системой ретрансляции.
Космический аппарат типа «Радуга» (международный регистрационный индекс «Стационар-1») предназначен для обеспечения в сантиметровом диапазоне волн непрерывной круглосуточной телефонно-телеграфной радиосвязи и одновременной передачи цветных и черно-белых программ центрального телевидения СССР. Выводится на близкою к геостационарной круговую орбиту. Снабжен бортовой ретрансляционной аппаратурой. Космические аппараты типа «Молния» и «Радуга» входят в состав системы дальней космической радиосвязи «Орбита ».
Космический аппарат типа «Интелсат» служит целям коммерческой связи. Регулярно эксплуатируется с 1965 Существует в четырех модификациях, отличающихся возможностями ретрансляционной системы. «Интелсат-4» - стабилизируемый вращением аппарат цилиндрической формы Масса после выгорания топлива 700 килограмм, диаметр 2,4 метра, высота (включая антенный блок) 5,3 метра. Имеет 3000-9000 каналов ретрансляционной связи. Расчетная продолжительность оперативною использования космического аппарата не менее 7 лет. К середине 1977 произведен 21 запуск космических аппаратаов «Интелсат» различных модификаций.
Космический аппарат типа «Эхо» - длительно существующий пассивный связной космический аппарат. Представляет собой тонкостенную надувною сферическую оболочку с наружным отражающим покрытием. С 1960 по 1964 в США произведено 2 запуска космических аппаратов этого типа.
Космические аппараты для исследования природных ресурсов Земли позволяют получать информацию о природных условиях материков и океанов, флоре и фауне Земли, результатах деятельности человека Информация используется в интересах решения задач лесного и сельского хозяйства, геологии, гидрологии, геодезии, картографии, океанологии и т.п. Развитие этого направления относится к началу 70-х годов. Первый космический аппарат для исследования природных ресурсов Земли типа «ERTS» запущен в США в 1972. Исследование природных ресурсов Земли производится также с помощью специального комплекса приборов на космических аппаратах «Салют» (СССР) и «Скаилэб» (США).
Космический аппарат типа «ЕRTS» создан на базе искусственного спутника Земли «Нимбус». Масса 891 килограмм. Специальная аппаратура состоит из 3 телевизионных камер, 4-капального телевизионного спектрометра с оптико-механическим сканированием, двух устройств видеозаписи и системы приема данных от земных станции. Разрешающая способность камер 50 метров с высоты 920 километров. Расчетная продолжительность оперативного использования 1 год.
За рубежом, главным образом в США, создан ряд специализированных космических аппаратов, широко используемых в военных целях. Такие космические аппараты подразделяются на разведывательные, навигационные, связи и управления, многоцелевые. Разведывательные космические аппараты ведут фотографическую, радиотехническую, метеорологическую разведку, обнаруживают пуски межконтинентальных баллистических ракет (МБР), контролируют ядерные взрывы и т.п. Фотографическая разведка проводится в США с 1959 космических аппаратов типа «Дискаворер». Детальная фоторазведка с помощью космического аппарата «Самос» ведется с 1961. Всего к середины 1977 запущено 79 таких космических аппаратов. «Самос» выполнен в виде контейнера с разведывательным оборудованием, состыкованного со второй ступенью ракеты носителя «Аджена». Космические аппараты «Самос» запускались на орбиты с наклонением 95-110° и высотой в перигее 130-160 километров, в апогее 450 километров. Срок оперативного использования - до 47 суток.
Для периодического наблюдения за изменениями на местности, предварительной разведки строительства объектов, выявления обстановки в Мировом океане, картографирования Земли и выдачи целеуказаний для средств детальной разведки служат космические аппараты обзорной фоторазведки. Они запускались США до середины 1972. Их рабочие орбиты имели наклонение 65-100°, высоту в перигее 160-200 километров, в апогее до 450 километров. Срок оперативного использования от 9 до 33 суток. Космические аппараты могли маневрировать по высоте с целью выхода на необходимые объекты или в район разведки. Два фотоаппарата производили съемку широкой полосы местности.
Радиотехническая разведка ведётся в США с 1962 космического аппарата типа «Феррет», предназначенными для предварительной разведки радиотехнических систем в широком диапазоне частот. Масса космического аппарата около 1000 килограмм. Они запускаются на орбиты с наклонением около 75°, высотой 500 километров. Бортовые спецприёмники и анализаторы позволяют определять основные параметры радиотехнических средств (РТС): несущую частоту, длительность импульсов, режим работы, местоположение и структуру сигнала. Космические аппараты детальной радиотехнической разведки массой 60-160 килограмм определяют параметры отдельных радиотехнических средств. Эксплуатируются на тех же высотах и орбитах с наклонением в пределах 64-110°.
В интересах военного ведомства США используются метеорологические космические аппараты «Торос», «Нимбус», «ESSA», «ITOS» и др. Так, США применяли космические аппараты для метеообеспечения военных действий во Вьетнаме в 1964-73. Данные об облачности учитывались американским военным командованием при организации боевых вылетов авиации, планировании сухопутных и морских операций, маскировке авианосцев от вьетнамской авиации в районах, над которыми образовывалась густая облачность, и т.п. С 1966 до середины 1977 в США запущено 22 космических аппарата этих типов. Метеорологические космические аппараты США моделей «5В», «5С», «5D» оборудованы двумя телевизионными камерами для съёмки облачности в видимом диапазоне спектра с разрешением 3,2 и 0,6 километра, двумя каморами для съёмки в ИК-диапазоне с тем же разрешением и приборами для измерения температур вертикального профиля атмосферы. Существуют также специальные космические аппараты метеорологической продразведки, сообщающие данные о состоянии облачности в районах, которые подлежат съёмке фоторазведывательными космическими аппаратами.
Космические аппараты раннего обнаружения запусков МБР начали создаваться в США в конце 50-х годов (типа «Мидас», которые с 1968 были заменены космическими аппаратами типа «IS»).
Космические аппараты типа «Мидас» оснащались детекторами ИК-излучений для обнаружения факелов двигателей МБР на средней части активного участка траектории. Выводились на полярные орбиты высотой 3500-3700 километров. Масса на орбите 1,6-2,3 тонн (вместе с последней ступенью ракеты носителя).
Космические аппараты типа «IS» служат для обнаружения факелов МБР, запускаемых с наземных стартовых установок и подводных лодок. Выводились на орбиты, близкие к синхронным, высотой, как правило, 32 000 - 40 000 километров с наклонением около 10°. Конструктивно космические аппараты выполнены в виде цилиндра диаметром 1,4 метра, длиной 1,7 метра. Полная масса 680-1000 килограмм (после выгорания топлива около 350 килограмм). Возможный состав специальной аппаратуры - детекторы ИК- и рентгеновского излучения, а также телевизионные камеры.
Космические аппараты контроля ядерных взрывов разрабатываются в США с конца 50-х годов. С 1963 по 1970 запущено 6 пар космических аппаратов типа «NDS» на круговые орбиты высотой около 110 000 километров с наклонением 32-33°. Масса космических аппаратов типа «NDS» первых пар 240 килограмм, последних - 330 килограмм. Космические аппараты оснащены комплексом специальной аппаратуры для регистрации ядерных взрывов на различных высотах и на Земле, стабилизируются вращением. Срок оперативного использования около 1,5 года. В связи с созданном многоцелевого космического аппарата типа «IMEWS» запуски космических аппаратов «NDS» с начала 70-х годов прекращены.
Навигационные космические аппараты используются для навигационного обеспечения боевого патрулирования подводных лодок, надводных кораблей и других подвижных единиц. Эксплуатационная спутниковая система для определения координат боевых кораблей с точностью 180-990 метров состоит из 5 космических аппаратов, заменяемых по мере выхода из строя новыми. Орбиты функционирования - полярные, высотой 900-1000 километров.
Космические аппараты связи и управления регулярно эксплуатируются с 1966. В США к середине 1977 было запущено 34 космических аппарата типов «DCP», «DSCS-2» и др.
Космические аппараты серии «DCP» решают задачи военной связи. Одна ракета носитель выводит до 8 космических аппаратов на орбиты высотой 33 000 - 34 360 километров с малым наклонением (до 7,2°). Всего было запущено 26 космических аппаратов. Конструктивно космические аппараты массой 45 килограмм выполнен в виде многогранника высотой 0,77 метра и диаметром 0,81 - 0,91 метра. На орбите стабилизируется вращением со скоростью 150 об/мин. Бортовой приёмопередатчик имеет до 11 дуплексных телефонных каналов. Космические аппараты «DSCS-2» решают задачи связи в интересах командования вооруженных сил США, а также тактической связи между войсковыми подразделениями в пределах ТВД.
Многоцелевые космические аппараты военного назначения служат для раннего предупреждения о ракетном нападении, обнаружения ядерных взрывов и решения других задач. В США с 1974 разработана система «Сьюз» с использованием космических аппаратов «IMEWS» для ведения комплексной разведки. Многоцелевой космический аппарат типа «IMEWS» обеспечивает решение 3 задач: раннего обнаружения запусков межконтинентальных баллистических ракет и слежения за ними; регистрации ядерных взрывов в атмосфере и на поверхности Земли; глобальной мстеорологической разведки. Масса около 800 килограмм, конструктивно исполнен в виде цилиндра, переходящего в конус (длина примерно 6 метров, максимальный диаметр около 2,4 метра). Запускается на синхронные орбиты высотой около 26 000 - 36 000 километров и периодом обращения около 20 часов. Оснащён комплексом специальной аппаратуры, основой которого являются ИК- и телевизионные средства. ИК-детектор, встроенный в телескоп, регистрирует факелы ракет.
К многоцелевым относится также космический аппарат типа «LASP»; предназначен в основном для ведения обзорной и детальной фоторазведки стратегических объектов и картографирования земной поверхности. С 1971 до середины 1977 запущено 13 таких космических аппаратов на солнечносинхронные орбиты высотой в перигее 150-180, в апогее 300 километров.
Разработка космических аппаратов и их использование для космических исследований оказали значительное влияние на общий научно-технический прогресс, на развитие многих новых областей прикладных наук и техники. Космические аппараты нашли широкое практическое применение в народном хозяйстве. К середине 1977 всего было выведено более 2000 космических аппаратов различных типов, в том числе советских более 1100, иностранных около 900, к этому времени постоянно находилось на орбитах порядка 750 космических аппаратов.
Литература: Освоение космического пространства в СССР. [Официальные сообщения печати за 1957-1975] M., 1971 - 77; Зайцев Ю.П. Спутники «Космос» М., 1975; Конструирование научной космической аппаратуры. М., 1976, Ильин В.А, Кузмак Г.Е. Оптимальные перелеты космических аппаратов с двигателями большой тяги. M , 1976, Одинцов В.А., Анучин В.М. Маневрирование в космосе. M , 1974; Коровкин А.С. Системы управления космических аппаратов. М., 1972; Космические траекторные измерения. M , 1969, Инженерный справочник по космической технике. Изд 2-е. M , 1977. Орбиты сотрудничества Международной связи СССР в исследовании и использовании космического пространства. М., 1975, Пилотируемые космические корабли. Проектирование и испытания. Пер. с англ. М., 1968. А.М.Беляков, Е.Л.Палагин, Ф.Р.Ханцеверов.