From Wikipedia, the free encyclopedia
Космически полет е пътуване в открития космос, което се извършва с космически апарат, който може да бъде или да не бъде пилотиран. Примери за пилотирани космически полети са съветската програма Союз или съвременната Международна космическа станция, а за непилотирани – автоматичните космически сонди, които напускат земната орбита, или комуникационните сателити в орбита около земята. Непилотираните апарати се управляват от разстояние, обикновено от Земята, или са напълно автономни роботи.
.jpg)
Космическите полети се използват за изследване на Космоса, както и за стопански дейности, като космически туризъм или в телекомуникациите. Други техни приложения са космическите обсерватории, разузнавателните спътници и наблюдателните спътници.
Обикновено космическите полети започват с изстрелването на ракета, която осигурява първоначалния тласък за преодоляване на гравитацията и за издигане на космическия апарат от повърхността на Земята. След достигането до открития космос, движението на апарата, с или без собствено задвижване, следва закономерностите на астродинамиката. Някои апарати остават в открития космос за неопределен период от време, други се разрушават при повторно навлизане в атмосферата, а трети достигат до повърхността на планета или естествен спътник.
Първият реалистичен възглед за осъществяване на пътуване в космоса се приписва на Константин Циолковски. Най-известният му труд „на руски: Исследование мировых пространств реактивными приборами“ („Изследване на космическото пространство с помощта на реактивния двигател“) е издаден през 1903 г., но тази теоретична творба не оказва голямо влияние върху научната общност извън Русия.
Космическите полети се превръщат във възможни от инженерна гледна точка след разработката на Робърт Годард от 1919 г., озаглавена „Метод за достигане на пределни височини“. Предложеното от него приложение на дюзата на Лавал в двигатели с течно гориво за ракети дава достатъчен тласък за осъществяване идеята за междупланетно пътуване. Той също така доказва чрез опити в лаборатория, че ракетите ще работят дори когато се намират във вакуума на космоса. Не всички учени по негово време вярвали, че е прав. Изследването на Годард оказва изключително влияние върху Херман Оберт и Вернер фон Браун, които по-късно се превръщат в ключови фигури за осъществяването на космическите полети.
Първата ракета, която достига космическото пространство и се издига на височина над 100 km от повърхостта на Земята, е немската Фау-2 (първият суборбитален космически полет според съвременната терминология). Това се случва през юни 1944 г. Тринайсет години по-късно – на 4 октомври 1957 г., СССР изстрелва Спутник-1, който се превръща в първия изкуствен спътник на Земята. Първият пилотиран космически полет е на Восток 1, осъществен на 12 април 1961 г. от съветския космонавт Юрий Гагарин, който извършва една пълна обиколка на Земята. Основните лица, отговорни за реализирането на мисията Восток 1 на Космическата програма на СССР, са ракетните инженери Сергей Корольов и Керим Керимов.[1]
| Юрий Гагарин | |
| Съветски космонавт, първият човек летял в космоса | |
 | |
| Информация | |
|---|---|
| Роден | Клушино, СССР |
| Починал | край Новосьолово, СССР |
| Националност | руснак |
| Друга професия | пилот |
| Звание | полковник |
| Престой в космоса | 1 час 48 минути |
| Селекция | Група ВВС 1 |
| Мисии | Восток 1 |
| Подпис |  |
| Юрий Гагарин в Общомедия | |
Ракетите остават единственото средство за достигане до космическото пространство. Другите неракетни технологии за изстрелване в космоса, като свърхзвуковите реактивни самолети, все още не могат да достигнат необходимата за излизане в орбита скорост.
Изстрелването на ракета с цел космически полет обикновено започва от космодрум, който може да бъде оборудван с комплекси за изстрелване и стартови площадки за вертикално изстрелване на ракети, както и устройства за излитане и кацане на товарни самолети и други летателни апарати. Космодрумите се разполагат на голямо разстояние от населени места от съображения за безопасност. За изстрелване на междуконтинентални балистични ракети се използват различни специални устройства, като подводници и корабни платформи.
Изстрелването обикновено е ограничено до определени времеви прозорци, зависещи от положението на небесните тела и орбитите им спрямо мястото на изстрелване. Най-голямо влияние често оказва самото въртене на Земята. След като бъдат изстреляни, орбитите на летателните апарати обикновено попадат в рамките на относително константни плоски равнини при фиксиран ъгъл спрямо оста на Земята и Земята се върти в същата тази орбита.
Най-често използваното определение за открит космос е всичко, което се намира отвъд линията на Ка̀рман, която е разположена на 100 km над повърхността на Земята.
Космосът може да бъде достигнат само с ракети. Двигателите на конвенционалните самолети не могат да достигнат космоса поради липсата на кислород. Ракетите използват ракетно гориво, за да постигнат тласък, който да генерира необходимото изменение на скоростта (наричано в орбиталната механика Δv (delta-v)) за достигнане до орбиталното пространство. Задвижващите системи за различни приложения включват:
Пилотираните ракетни мисии обикновено разполагат със системи за катапултиране, за да могат космонавтите да се спасят в случай на катастрофа.
Съществуват много алтернативни идеи за осъществяване на космически полет, като например космически асансьор[3].
Достигането до затворена орбита не е от особено значение за лунните и междупланетни полети. Някои от ранните съветски космически апарати успешно достигат до много големи височини, без да навлизат в орбита. По-късно НАСА обмисля изстрелването на апаратите от мисиите Аполо направо към Луната, но в крайна сметка приема стратегията те първо да се изведат временно на околоземна орбита и след няколко обиколки с вторично изгаряне да се изпратят към Луната. За тази цел е нужно допълнително гориво, тъй като временната орбита трябва да има достатъчно висок перигей, за да предотврати връщане на апарата.
От друга страна временната орбита значително опростява планирането на мисиите на Аполо по няколко начина. Тя силно увеличава допустимия стартов прозорец, подобрявайки вероятността за успешно изстрелване. Престоят на временна орбита дава възможност на екипажа и наземния контрол да извършат внимателни проверки на апарата след натоварванията на изстрелването и преди продължителния полет до Луната. При необходимост екипажът може да бъде върнат бързо на Земята или евентуални проблеми да се отстранят от друга мисия до околоземна орбита. Също така при отвъдлунни полети временната орбита дава възможност за избор на траектории, избягващи най-плътните части на радиационния пояс на Ван Алън.
При мисиите Аполо недостатъците на временната орбита са редуцирани, като тя е подбирана колкото се може по-ниска. Например, Аполо 15 използва необичайно ниска, дори в рамките на проекта Аполо, орбита с височина 171 на 169 km. На толкова малка височина се наблюдава значително атмосферно съпротивление, което не е от голямо значение, поради краткия престой, и е донякъде компенсирано чрез непрекъснато изпускане на водород от третата степен на ракетата-носител Сатурн V.
Роботизираните мисии не изискват възможност за прекъсване или минимизиране на радиацията, а съвременните пускови съоръжения успешно се справят и с кратки стартови прозорци, поради което космическите сонди до Луната и планетите от Слънчевата система обикновено се изстрелват по преки траектории.
Космическите апарати в орбита имат голяма кинетична енергия, която трябва да бъде намалена, за да може апаратът да се приземи успешно без да се изпари в атмосферата. Този процес обикновено налага използването на специални методи за защита от аеродинамично нагряване. Според теоретичния модел на обратното навлизане в атмосферата, разработен от Хари Джулиан Алън, по-малко от 1% от кинетичната енергия се трансформира в топлина в апарата, а останалата се разсейва в атмосферата.
Капсулите на американските апарати от сериите Джемини и Аполо са предвидени за приземяване при относително ниски скорости, което се осъществява с помощта на парашути в морето. Съветските капсули за приземяване от програмата Союз използват забавителни ракети, тъй като са предназначени за приземяване на сушата. Совалките се приземяват подобно на самолети, влизайки в контакт със земята под малък ъгъл, но при по-висока скорост.
В някои случаи космическите апарати не са се приземявали самостоятелно, а са улавяни във въздуха от предназначен за целта самолет, докато се спускат в атмосферата с парашут. Този метод е използван при приземяването на разузнавателните спътници от американската програма Корона.
Космически обекти се използват за конкретни търговски и военни цели.
Под космическа страна се разбира държава, която е изпращала свои спътници на свои ракети-носители. Има и страни-кандидати, които работят по свои проекти за ракети носители, но не са успешни.
Советската космонавтика достига първите си успехи в края на 50-те и началото на 60-те години. Русия е най-големият изпълнител на космически полети. Основните действащи космически ракети–носители са:
Космическата програма на САЩ се извършва от НАСА, създадена през 1958 година. Най-големият успех на космическата програма на САЩ е кацането на Луната с първия човек стъпил на лунната повърхност – Нийл Армстронг. Друг голям успех е създаването на космически кораб за многократно използване – космическата совалка.
Китай е третата страна в света след СССР и САЩ, която осъществява пилотиран космически полет самостоятелно. На 15 октомври 2003 година на собствена космическа ракета носител е изпратен първият китайски космонавт „тайконавт“ на кораба Шънджоу 5. Космическата програма на Китай е много амбициозна и включва космическа станция, полет до Луната и полет до Марс. Китай има различни разработки, но най-използвана е:
Космическата програма на Европа има важно място в пазара на търговски спътници със семейството ракети Ариана. Космическите програми на отделните страни в Европа се координират от Европейската космическа агенция (ЕКА).
Европа взема участие в строителството и използването на МКС със собствени, разработени за целта елементи. Модула Кълъмбъс е научна лаборатория, монтирана на 11 февруари 2008 година на МКС. Модула е доставен с космическа совалка на САЩ, поради което те притежават 49% от него.
Автономен товарен кораб (АТК) е напълно автономен безпилотен космически транспортен кораб, който се изстрелва с Ариана 5 и се скачва самостоятелно на МКС. Неговата главна задача е транспортирането на гориво, вода, материали за експерименти и поддръжка на МКС. След доставката транспортният кораб, натоварен с отпадъчни материали, изгаря в атмосферата на Земята. Предвидени са първоначално 5 до 7 полета. Освен сътрудничеството със САЩ и Русия, европейската програма разчита на две основни ракети носители:
Има договорености за използване на руската ракета носител Союз 2, която да се изстрелва от Френска Гвиана
Индия изпраща няколко спътника със собствана ракета носител.
Израел през 1988 година извършва първо успешно изстрелване на ракета–носител Шавит.
Япония също разработва свои ракети носители, спътници и автоматични междупланетни станции. Активно участва в работата на МКС.
Други страни с програми за развитие на собствена ракета носител са Бразилия, Украйна, Южна Корея, Казахстан, Пакистан и Мексико, Северна Корея.
Първата успешно осъществявана частна програма за космически кораб е програмата на фирмата SpaceX, подпомагана от НАСА. Капсулата Дракон се изстрелва на борда на ракетата носител Фалкън-9. Първият полет на Дракон се състои на 8 декември 2010 година и завършва с успех. Капсулата е изстреляна тестово и след 3 часа и 20 минути каца успешно по план в Тихия океан. На 22 май 2012 година капсулата е изстреляна повторно и на 25 май се скачва със станцията МКС, което прави Дракон първия частен космически кораб, скачил се с орбиталния комплекс. Първият работен полет е осъществен на 8 октомври 2012 година, като два дена по-късно Дракон се скачва с МКС. Използваната ракета носител е:
Много страни имат собствени програми за развитие на космическите полети. Някои от тях са свързани със задачи за изследването на Земята, но много от програмите за изследване са свързани с възможността за полети до Луната и планетите на Слънчевата система. Една от най-амбициозните и желана от човечеството цел е полет до Марс.
При днешното състояние на космическата техника един космически полет до Марс при оптимални условия ще продължи около 250 дни в едната и толкова в обратна посока. При това трябва да се осигури една година престой там, докато Марс отново стигне до удобна за полет до Земята точка от траекторията си. Продължителността на този полет поставя много проблеми за решаване от изследователите.
Най-дългият еднократен престой при тези условия в космически кораб е на руския космонавт Валери Поляков – над 437 дни. Най-дълго време в космоса е пребивал в рамките на пет отделни мисии руският космонавт Генадий Падалка – над 878 дни. Опитът от техните мисии и много други помагат за решаването на физиологичните проблеми на дългия престой в безтегловност.
Продължителен полет в космоса увеличава многократно опасността от повреда на важна живото–осигуряваща система от удар на микрометеорит. Тези миниобекти, които нормално изгарят бързо в атмосферата на Земята, могат да бъдат много опасни поради големите скорости в космоса.
Много трудно е извършването на едно прекъсване на полет или помощ от Земята при проблеми с полета. Причина е и в движението на Земята и Марс около Слънцето.
За периода на продължителен полет и на престой на Марс, трябва да бъдат осигурени храна, вода и кислород. На МКС те се осигуряват от редовни доставки на товарни кораби. Тези кораби се използват и за връщане на земята на някои материали или когато корабите не са предназначени за връщане, за отпадни материали. В този случай изгарят в атмосферата или падат в океана.
За целите на продължителен полет в космическия кораб трябва да се осигури пълно рециклиране и производство на хранителни продукти. Един такъв източник на кислород и космическа храна е космическата оранжерия.
Като се имат предвид големите проблеми за осигуряване здравето и живота на космонавтите при продължителни космически полети, много учени предлагат като най-близка и изпълнима перспектива използването на роботи и роботизирани комплекси за завладяване на близките до Земята планети. Те са необходими за подготовка на бъдещи полети със събирането на максимално достоверна информация за условията на живот.
Един от тези управляван от земята космически обект е Марс Сайънс Лаборътори (МСЛ), космическа мисия на НАСА, с която на 6 август 2012 г.[5] успешно се спуска марсохода Кюриосити в кратера Гейл на планета Марс.
Кюриосити е голям колкото малък автомобил и тежи 900 килограма.
Основните му цели са да проучи доколко Марс е пригоден за живот, като изучава неговия климат и геология, и събира информация за бъдещ пилотируем полет до Марс. Кюриосити носи със себе си множество научни инструменти, които са създадени от международен научен екип.
Едновременно с тези роборизирани космически станции се разработват и роботи, които да подпомагат или заместват космонавтите в тяхната работа. Една такава разработка е робота Робонавт на НАСА и други оранизации.
Като възможно техническо решение за достигане на други планети е разработката на нов вид ракетно задвижване. Федералната космическа агенция(Роскосмос) е започнала разработката на нов ракетен двигател от ядрен тип. Евентуалното успешно разработване на такъв двигател ще даде над 20 пъти по-голям импулс на космическия кораб до Марс и оттам съкращаването на времето за полет до месец.[6]
Създаването на база на Луната, обитавана постоянно е реално изпълнима цел в следващото десетилетие. Проблемите, които съществуват при полет до Марс са в голяма степен облекчени от наличието на малко спрямо земното, но налично притегляне, възможност за защита от метеорити, чрез използване на материали от лунната повърхност и много по-малко време за пътуване. Пейзажа и условията на Луната са много атрактивни и за космически туризъм.
Колонизация на космоса – е концепция за живот на хората извън пределите на Земята. Това е основна тема на фантастиката, но в същото време дългосрочна перспектива на много национални програми за овладяване на космоса. Крайната цел е създаването на големи космически кораби, които могат да достигнат до други планети. Една идея е построяването на огромна тръба, подобно на гигантско колело в космоса, при въртенето на което да се създава изкуствена тежест и създадат всички нормални условия на живот на много хора. Там може да се създаде напълно балансирана екосистема, която да осигурява кислород, храна и приятна околна среда.
Понятието киборг се появява в контекста на космическите полети. Учените Манфред Клайнс и Натан С. Клайн го използват за първи път в предложение за техническо напасване на човека към условията на живот в космоса. Като алтернатива, вместо създаване на подходящи условия в космическия кораб за изискванията на човешкия организъм предлагат промяна на човешкия организъм, която да е подходяща за космоса. [7]. Изходен пункт за това предложение е естествената еволюция на човека и живите организми към новите условия на околната среда. При това с помощта на биохимични, физиологични и електронни модификации хората, трябва да се превърнат една саморегулираща се система човек-машина.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
