По характеру полета, его траектории, среди КА различают спутники, находящиеся на околоземных орбитах; межпланетные (разгоняемые до второй космической скорости или еще выше) посадочные аппараты; ракетоносители; разгонные блоки (они же космические буксиры); воздушно-космические самолеты.
Наконец, в соответствии с целями использования выделяют КА и научно-исследовательские, народно-хозяйственные (коммерческие), экспериментальные, транспортные, военные…
IX. Полеты к другим мирам.
При межпланетных полетах целесообразно производить запуск космического корабля в направлении движения Земли вокруг Солнца, чтобы максимально использовать энергию этого движения. При полете к планетам, более удаленным от Солнца, чем Земля, движение в простейшем случае происходит по эллипсу с Солнцем в одном из фокусов. Пытаясь сократить время полета, можно так выбрать траекторию, чтобы она проходила вблизи других планет. Их сила притяжения приведет к дополнительному ускорению корабля. Например, если при полете на Уран использовать траекторию, проходящую вблизи Юпитера, можно сократить время перелета в три раза.
X. Социальное эхо технических катастроф.
Технической катастрофой века называют взрыв на Чернобыльской атомной электростанции (АЭС) и вызванное им радиоактивное заражение обширных районов Украины, Белоруссии и России. Произошло же следующее.
25 апреля 1986 г. оператор четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС начал снижать мощность реактора, чтобы поставить его на плановый осмотр и ремонт. Одновременно по указанию главного инженера он должен был провести эксперимент: проверить, сколько времени после прекращения подачи пара из реактора турбина будет вращать электрический генератор и вырабатывать ток. Такие испытания проводились здесь и раньше. Главный инженер был обязан согласовать их программу со специалистами, прежде всего с физиком АЭС. Но он этого не сделал. Так произошло первое, как будто незначительное нарушение правил.
Начав эксперимент, оператор допустил еще ряд мелких ошибок и, кроме того, отключил систему аварийной защиты и автоматическое управление. С этого момента судьба станции стала полностью зависеть от опыта и быстроты реакции оператора.
26 апреля в 1 час 23 минуты 04 секунды персонал АЭС, выполняя программу эксперимента, прекратил подачу пара на турбину. И в этот момент в результате ранее сделанных ошибок мощность реактора за одну только секунду внезапно увеличилась в 13 раз. Последовавшая в 1 час 23 минуты 40 секунды команда начальника смены ввести стержни аварийной защиты опоздала: пар разорвал трубопроводы, прогремели два взрыва. Верхняя часть реактора оказалась разрушенной, и часть ядерного горючего была выброшена наружу. Загорелась крыша реакторного зала.
Причин аварии несколько, но главная все же заключается в том, что руководители АЭС плохо контролировали работу персонала станции, а он оказался недостаточно подготовленным и проявил недопустимую беспечность, грубо нарушив служебные инструкции.
Еще одна техническая катастрофа произошла 28 января 1986 г. на космодроме имени Джона Кеннеди в США при запуске космического челнока “Челленджер”. Операторы телевизионных компаний разных стран вели передачу прямо с места события. Наблюдательную площадку космодрома заполнили родственники астронавтов, представители правительства, журналисты. При всеобщем ликовании ракета устремилась вверх, стала набирать высоту и… на глазах у потрясенных людей внезапно превратилась в огромный огненный шар. Невольными свидетелями гибели астронавтов стали миллионы телезрителей во всем мире.
Причины столь разных технических катастроф по сути одинаковы: они заключаются не столько в несовершенных механизмах и приборах (которые никогда не бывают абсолютно надежными), сколько в плохой организации их использования.
XI. Космическая безопасность.
За миллиарды лет своего полета в бесконечном пространстве Земля не раз принимала случайные удары соседей по Вселенной. В подавляющем большинстве случаев наша планета встречалась (и продолжает встречаться) с метеорами и метеоритами. Чаще всего единственным последствием подобных встреч бывает вспышка сгорающего в атмосфере гостя. В далеком прошлом Землю посещали и крупные метеоры, и даже астероиды.
Астероиды (от греч. “астероэйдейс” – “звездоподобные”) – очень большие (от 1 до 1000 км в диаметре) тела, которые можно считать уже малыми планетами. Падение такого камушка массой до нескольких миллионов тонн эквивалентно мощнейшему ядерному удару. Нетрудно представить его последствия, например, в районе мегаполиса или атомной электростанции.
Чтобы надежно защитить планету от вторжения астероидов, нужно прежде всего научиться их обнаруживать, и чем раньше – тем лучше. Для дальнего обнаружения используется радиолокация. Уникальные радиолокационные станции с антеннами диаметром в десятки метров и передатчиками, потребляющими мегаватты электроэнергии, могут отслеживать искусственные спутники на расстоянии 40 тыс. км. Система же противометеоритной обороны (ПМО) должна обнаруживать небесные тела за 300-400 млн. км. Ближе будет уже поздно.
Для этого придется построить огромные, многокилометровые радары. Они будут находиться на околоземных орбитах, на Луне, а может быть, и на околосолнечных орбитах. Пока же единственная надежда землян – телескопы. Астероид в них виден как маленькая звездочка, движущаяся “беззаконным” образом. Нужны специальные средства обработки изображения, позволяющие выделить из всей массы астрономических объектов те, чья траектория полета “попадает” в Землю. Часть такой системы обнаружения уже существует. Для слежения за спутниками и решения чисто астрономических задач сегодня используются мощнейшие вычислительные комплексы с соответствующим программным обеспечением. При необходимости они пригодны и для ПМО.
Следующая задача – предотвратить столкновение космического объекта с Землей. Это можно сделать двумя способами: перевести его на другую траекторию или разбить на осколки, которые сгорят в атмосфере.
Наиболее естественное решение – установить на “опасном” астероиде ракетные двигатели и “столкнуть” его с пути, ведущего к Земле. Уже сегодня ученые и инженеры серьезно работают над проектами доставки на астероиды технических средств, способных это сделать.
Для разрушения астероида можно взорвать термоядерный заряд. Однако даже самые мощные из существующих, 100-мегатонные, боеприпасы не в состоянии разбить астероид диаметром даже около 1 км. Придется, видимо, применять более сложные методы – ставить, например, несколько зарядов, взрывные волны которых будут складываться, раскалывая астероид.
Сложность другого рода возникает, когда речь идет о теле размером 20-30 м. Теми же средствами оно будет обнаружено гораздо позже, но вероятность именно такого визита больше. Поэтому кроме систем орбитального базирования нужна еще ПМО “ближнего рубежа” с арсеналом уже существующих ракет-носителей и межконтинентальных баллистических ракет.
К сожалению, метеориты и астероиды не единственная опасность, которая грозит нам из космоса. Другая проблема – космический мусор. Это обломки ракет-носителей и спутников, по разным причинам прекративших функционировать, которые продолжают обращаться вокруг Земли. Под влиянием различных факторов, например солнечного ветра или утечки компонентов топлива, они хаотически меняют траекторию полета, нередко сталкиваясь между собой. В результате появляются новые осколки. В ближайшее время придется весь этот мусор убирать, посылая многоразовые корабли-сборщики. А в будущем – перестать “сорить” в космосе.
XII. Международная космическая станция.
Рассчитанные на долгое пребывание в космос обитаемые научные станции – устройства настолько сложные и дорогие, что для их создания и эксплуатации необходимы объединенные усилия и опыт инженеров и ученых многих стран.
Идея создания международной космической станции возникла в начале 90-х гг. Проект стал действительно международным, когда к России и США присоединились Канада, Япония и Европейское космическое агентство. Общий внутренний объем станции после сборки ее на орбите составит 1217 м3, масса – 377 т, из которых 140 т – российские компоненты, 37 т – американские. Расчетное время работы международной станции – 15 лет.
Американцы изготовляют для станции научную лабораторию, жилой модуль, стыковочные блоки “Ноуд-1” и “Ноуд-2”. Российская сторона разрабатывает и поставляет функционально-грузовой блок, универсальный стыковочный модуль, транспортные корабли снабжения, служебный модуль и ракету-носитель “Протон”.
Большую часть работ выполняет Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева. Центральной частью станции станет функционально-грузовой блок, по размерам и основным элементам конструкции аналогичный модулям “Квант-2” и “Кристалл” станции “Мир”. Его диаметр – 4 м, длина – 13 м, масса – более 19 т. Блок будет служить домом для космонавтов в начальный период сборки станции, а также для обеспечения ее электроэнергией от солнечных панелей и хранения запасов топлива для двигательных установок. Служебный модуль создан на основе центральной части разрабатывавшейся в 80-х гг. станции “Мир-2”. В нем космонавты будут жить постоянно и проводить эксперименты.
Участники Европейского космического агентства разрабатывают лабораторию “Колумбус” и автоматический транспортный корабль под ракету-носитель “Ариан-5”. Канада поставляет мобильную систему обслуживания, Япония – экспериментальный модуль.
Для сборки международной космической станции потребуется выполнить 28 полетов на американских кораблях типа “Спейс шаттл”, 17 запусков российских ракет-носителей и один запуск “Ариана-5”. Доставят экипажи и оборудование к станции 29 российских кораблей “Союз-ТМ” и “Прогресс”.