История

Во времена холодной войны космос был одной из арен для борьбы между Советским Союзом и США. Геополитическое противостояние сверхдержав - главный стимул в те годы для развития космической отрасли. На осуществление программ освоения космоса было брошено огромное количество ресурсов. В частности, на реализацию проекта «Аполлон», главной целью которого была высадка человека на поверхность Луны, правительство США потратило около двадцати пяти миллиардов долларов. Для 70-х годов прошлого века эта сумма была просто гигантской. Лунная программа СССР, которой так и не суждено было осуществиться, обошлась бюджету Советского Союза в 2,5 млрд. рублей. Разработка отечественного космического корабля многоразового использования «Буран» стоила шестнадцать миллиардов рублей. При этом «Бурану» судьба уготовила совершить лишь один космический полет.

Гораздо больше повезло его американскому аналогу. «Спейс шаттл» совершил сто тридцать пять запусков. Но американский шаттл оказался не вечен. Корабль, созданный по государственной программе «Космическая транспортная система», 8 июля 2011-го года осуществил свой последний космический старт, который завершился ранним утром 21-го июля того же года. За время реализации программы американцы произвели на свет шесть «шаттлов», один из которых был прототипом, никогда не осуществлявшим космических полетов. Два корабля и вовсе потерпели катастрофу.

Отрыв от земли «Аполлона 11»

С точки зрения экономической целесообразности программу «Спейс шаттл» едва ли можно назвать успешной. Космические корабли одноразового использования оказались гораздо экономичней своих, казалось бы, более технологически продвинутых многоразовых собратьев. Да и безопасность полетов на «шаттлах» вызывала сомнения. За время их эксплуатации, в результате двух катастроф, жертвами стали четырнадцать астронавтов. Но причина столь неоднозначных итогов космических путешествий легендарного корабля заключается не в его техническом несовершенстве, а в сложности самой концепции космических аппаратов многоразового использования.

В итоге, российские космические корабли одноразового использования «Союз», разработанные ещё в 60-е годы прошлого века, стали единственным типом аппаратов, осуществляющим ныне пилотируемые полеты на Международную космическую станцию (МКС). Нужно сразу отметить, что это отнюдь не говорит об их превосходстве над «Спейс шаттлом». Корабли «Союз», как и беспилотные «космические грузовики» «Прогресс», созданные на их базе, обладают рядом концептуальных недостатков. Они весьма ограничены в грузоподъемности. А еще использование подобных аппаратов приводит к накоплению орбитального мусора, оставшегося после их эксплуатации. Космические полеты на кораблях типа «Союз» очень скоро станут частью истории. В то же время, на сегодняшний день, не существует реальных альтернатив. Огромный потенциал, заложенный в концепции кораблей многоразового использования, зачастую остается технически нереализуемым даже в наше время.

Первый проект советского многоразового орбитального самолета ОС-120 «Буран», предложенного НПО "Энергия" в 1975 году и представлявшего собой аналог американского Space Shuttle

Новые космические корабли США

В июле 2011-го года американский президент Барак Обама заявил: полет на Марс является новой и, насколько можно полагать, главной целью американских астронавтов на ближайшие десятилетия. Одной из программ, осуществляемых NASA в рамках освоения Луны и полета на Марс, стала масштабная космическая программа «Созвездие».

В её основе - создание нового пилотируемого космического корабля «Орион», ракет-носителей «Арес-1» и «Арес-5», а также лунного модуля «Альтаир». Несмотря на то что в 2010-м году правительство США приняло решение о сворачивании программы «Созвездие», NASA получило возможность продолжить разработку «Ориона». Первый беспилотный испытательный полет корабля планируется реализовать в 2014-м году. Предполагается, что во время полета аппарат удалится на шесть тысяч километров от Земли. Это примерно в пятнадцать раз дальше, чем находится МКС. После тестового полета корабль возьмет курс на Землю. В атмосферу новый аппарат сможет входить со скоростью 32 тыс. км/ч. По этому показателю «Орион» на полторы тысячи километров превосходит легендарный «Аполло». Первый беспилотный экспериментальный полет «Ориона» призван продемонстрировать его потенциальные возможности. Испытание корабля должно стать важным шагом к осуществлению его пилотируемого запуска, который намечен на 2021-й год.

Согласно планам NASA, в роли ракет-носителей «Ориона» будут выступать «Дельта-4» и «Атлас-5». От разработки «Арес» было решено отказаться. Кроме того, для освоения дальнего космоса американцы проектируют новую сверхтяжёлую ракету-носитель SLS.

«Орион» - корабль частично многоразового использования и концептуально находится ближе к аппарату «Союз», чем к космическому челноку «шаттл». Частично многоразовыми являются большинство перспективных космических кораблей. Такая концепция предполагает, что после осуществления посадки на поверхность Земли жилую капсулу корабля можно будет повторно использовать для запуска в космическое пространство. Это позволяет совместить функциональную практичность многоразовых космических кораблей с экономичностью эксплуатации аппаратов типа «Союз» или «Аполло». Такое решение- переходный этап. Вероятно, в отдаленном будущем все космические аппараты станут многоразовыми. Так что американский «Спейс шаттл» и советский «Буран» в каком-то смысле опередили своё время.

«Орион» – многоцелевой капсульный частично многоразовый пилотируемый космический корабль США, разрабатываемый с середины 2000-х годов в рамках программы «Созвездие»

Похоже, слова «практичность» и «предусмотрительность» как нельзя лучше характеризуют американцев. Правительство США решило не взваливать все свои космические амбиции на плечи одного «Ориона». В настоящее время сразу несколько частных компаний по заказу NASA разрабатывают собственные космические корабли, призванные заменить используемые сегодня аппараты. В рамках «Программы развития коммерческих пилотируемых кораблей» (CCDev) компания Boeing разрабатывает частично многоразовый пилотируемый космический корабль CST-100. Аппарат предназначен для совершения коротких путешествий на околоземную орбиту. Его главной задачей станет доставка экипажа и грузов на МКС.

Экипаж корабля может составлять до семи человек. При этом, во время проектирования CST-100 особое внимание было уделено комфорту астронавтов. Жилое пространство аппарата куда обширней кораблей прошлого поколения. Запуск его, вероятно, будет производиться с помощью ракет-носителей «Атлас», «Дельта» или «Фалькон». При этом, «Атлас-5» является наиболее подходящим вариантом. Посадка корабля будет осуществляться с помощью парашюта и воздушных подушек. Согласно планам компании Boeing, в 2015-м году CST-100 ждет серия испытательных запусков. Первые два полета будут беспилотными. Главная их задача- вывод аппарата на орбиту и тестирование систем безопасности. Во время третьего полета планируется пилотируемая стыковка с МКС. В случае успеха испытаний CST-100 очень скоро будет способен прийти на замену российским кораблям «Союз» и «Прогресс», монопольно осуществляющим пилотируемые полеты на Международную космическую станцию.

CST-100 – пилотируемый транспортный космический корабль

Ещё одним частным кораблем, который будет выполнять доставку грузов и экипажа на МКС, станет аппарат, разработанный компаний SpaceX, входящей в состав Sierra Nevada Corporation. Частично многоразовый моноблочный корабль «Дракон» разработан по программе NASA «Коммерческая орбитальная транспортировка» (COTS). Планируется построить три его модификации: пилотируемую, грузовую и автономную. Экипаж пилотируемого корабля, как и в случае с CST-100, может составлять семь человек. В грузовой модификации корабль будет брать на борт четыре человека и две с половиной тонны груза.

А в будущем «Дракон» хотят использовать и для полетов на Красную планету. Для чего разработают специальную версию корабля - «Рэд драгон». Согласно планам американского космического руководства, беспилотный полет аппарата на Марс состоится в 2018-м году, а первый испытательный пилотируемый полет корабля США рассчитывают осуществить уже через несколько лет.

Одна из особенностей «Дракона» - его многоразовость. После осуществления полета часть энергетических систем и топливные баки будут спускаться на Землю вместе с жилой капсулой корабля и могут быть вновь использованы для космических полетов. Эта конструктивная способность выгодно отличает новый корабль от большей части перспективных разработок. В ближайшем будущем «Дракон» и CST-100 будут дополнять друг друга и выступать в роли «подстраховки». В случае, если один тип корабля по какой-то причине не сможет выполнять поставленные перед ним задачи, другой возьмет на себя часть его работы.

Dragon SpaceX – частный транспортный космический корабль (КК) компании SpaceX, разработанный по заказу NASA в рамках программы «Коммерческая орбитальная транспортировка» (COTS), предназначенный для доставки полезного груза и, в перспективе, людей на МКС

«Дракон» на орбиту вывели впервые в 2010-м году. Беспилотный испытательный полет завершился успешно, и уже через несколько лет, а именно 25 мая 2012-го года, аппарат пристыковался к МКС. На корабле к тому моменту не было системы автоматической стыковки, и для её осуществления пришлось использовать манипулятор космической станции.

Этот полет рассматривался в качестве первой в истории стыковки частного корабля к Международной космической станции. Сразу оговоримся: едва ли «Дракон» и ряд других космических кораблей, разрабатываемых частными компаниями, можно назвать частными в полном смысле слова. Например, на разработку «Дракона» NASA выделило 1,5 млрд. долларов. Другие частные проекты также получают финансовую поддержку со стороны NASA. Поэтому речь идет не столько о коммерциализации космоса, сколько о новой стратегии развития космической отрасли, основанной на кооперации государства и частного капитала. Некогда секретные космические технологии, ранее доступные лишь государству, отныне - достояние ряда частных компаний, вовлеченных в сферу космонавтики. Обстоятельство это - само по себе мощный стимул для роста технологических возможностей частных компаний. К тому же такой подход позволил устроить в частную сферу большое количество специалистов космической отрасли, уволенных ранее государством в связи с закрытием программы «Спейс шаттл».

Когда речь идет о программе разработки космических кораблей частными компаниями, едва ли не наибольший интерес представляет проект компании SpaceDev, получивший название «Дрим Чейзер». В его разработке также принимали участие двенадцать партнёров компании, три американских университета и семь центров NASA.

Концепт многоразового пилотируемого космического корабля Dream Chaser, разрабатываемый американской компанией SpaceDev, подразделением Sierra Nevada Corporation

Этот корабль сильно отличается от всех остальных перспективных космических разработок. Многоразовый «Дрим Чейзер» внешне напоминает миниатюрный «Спейс шаттл» и способен осуществлять посадку, как обыкновенный самолет. И все равно основные задачи корабля схожи с задачами «Дракона» и CST-100. Аппарат послужит для доставки грузов и экипажа (до тех же семи человек) на низкую околоземную орбиту, куда он будет выводиться с помощью ракеты-носителя «Атлас-5». В этом году корабль должен осуществить свой первой беспилотный полет, а к 2015-му планируется подготовить к запуску его пилотируемую версию. Еще одна важная деталь. Проект «Дрим Чейзер» создается на базе американской разработки 1990-х годов – орбитального самолета HL-20. Проект последнего стал аналогом советской орбитальной системы «Спираль». Все три аппарата имеют схожий внешний вид и предполагаемые функциональные возможности. Отсюда вытекает вполне закономерный вопрос. Стоило ли Советскому Союзу сворачивать наполовину готовую авиационно-космическую систему «Спираль»?

Что у нас?

В 2000-м году РКК «Энергия» начала проектирование многоцелевого космического комплекса «Клипер». Этот многоразовый космический аппарат, внешне чем-то напоминающий уменьшенный в размерах «шаттл», предполагалось использовать для решения самых разнообразных задач: доставка груза, эвакуация экипажа космической станции, космический туризм, полеты на другие планеты. На проект возлагались определенные надежды. Как всегда, благие намерения накрылись медным тазом отсутствия финансирования. В 2006-м году проект был закрыт. При этом технологии, разработанные в рамках проекта «Клипер», предполагается использовать для проектирования «Перспективной пилотируемой транспортной системы» (ППТС), также известной как проект «Русь».

Крылатый вариант «Клипера» в орбитальном полете. Рисунок веб-мастера на основе 3D-модели «Клипера»

©Вадим Лукашевич

Именно ППТС (конечно, это пока лишь «рабочее» название проекта), как полагают российские специалисты, будет суждено стать отечественной космической системой нового поколения, способной заменить стремительно устаревающие «Союзы» и «Прогрессы». Как и в случае с «Клипером», разработкой космического корабля занимается РКК «Энергия». Базовой модификацией комплекса станет «Пилотируемый транспортный корабль нового поколения» (ПТК НК). Его главной задачей, опять-таки, будет доставка грузов и экипажа на МКС. В отдалённой перспективе - разработка модификаций, способных осуществлять полеты на Луну и выполнять продолжительные исследовательские миссии. Сам корабль обещает стать частично многоразовым. Жилая капсула может быть повторно использована после осуществления посадки. Двигательно-агрегатный отсек – нет. Любопытная особенность корабля - возможность посадки без использования парашюта. Для торможения и мягкого приземления на поверхность Земли будет применяться реактивная система.

В отличие от «Союзов», взлетающих с территории космодрома «Байконур» в Казахстане, новые корабли будут запускать с нового космодрома «Восточный», строящегося на территории Амурской области. Экипаж составит шесть человек. Пилотируемый аппарат также способен брать груз - пятьсот килограммов. В беспилотной версии корабль сможет доставлять на околоземную орбиту «гостинцы» посолиднее- весом в две тонны.

Одна из основных проблем проекта ППТС - отсутствие ракет-носителей, обладающих необходимыми характеристиками. Сегодня главные технические аспекты космического корабля проработаны, но отсутствие ракеты-носителя ставит его разработчиков в весьма затруднительное положение. Предполагается, что новая ракета-носитель станет технологически близкой к «Ангаре», разработанной ещё в 1990-е годы.

Макет ППТС на выставке МАКС-2009

©sdelanounas.ru

Как ни странно, но ещё одной серьёзной проблемой является сама цель проектирования ППТС (читай: российская действительность). Россия едва ли сможет себе позволить осуществление программ по освоению Луны и Марса, аналогичные по своим масштабам тем, которые претворяют в жизнь США. Даже в случае успеха разработки космического комплекса, скорее всего, его единственной реальной задачей будет доставка грузов и экипажа на МКС. Но начало летных испытаний ППТС отложено до 2018-го года. К этому времени перспективные американские аппараты, скорее всего, уже смогут взять на себя те функции, которые сейчас выполняют российские корабли «Союз» и «Прогресс».

Туманные перспективы

Современный мир лишен романтики космических полетов- это факт. Конечно, речь не идет о запуске спутников и космическом туризме. За эти сферы космонавтики можно не беспокоиться. Полеты на Международную космическую станцию имеют огромное значение для космической отрасли, но срок пребывания МКС на орбите ограничен. Станцию планируется ликвидировать в 2020-м году. Современный пилотируемый космический аппарат – это, прежде всего, составная часть определенной программы. Нет смысла разрабатывать новый корабль, не имея представления о задачах его эксплуатации. Новые космические аппараты США проектируются не только для доставки грузов и экипажей на МКС, но и с целью полетов на Марс и Луну. Однако эти задачи настолько далеки от повседневных земных забот, что в ближайшие годы нам едва ли стоит ожидать сколько-нибудь значительных прорывов в области космонавтики.

Ядерная энергодвигательная установка для российского космического корабля Проблема пилотируемых полетов в дальний космос до настоящего времени являлась фактически неразрешимой. Использующиеся на данном этапе жидкостные ракетные двигатели совершенно не	Warp-двигатель межзвездного корабля Современная космонавтика, к сожалению, может предложить не намного больше возможностей, чем полвека назад. Связано это в первую очередь с отсутствием необходимых
В дальний космос на ионных двигателях Ионный двигатель - разновидность электрического ракетного двигателя. Его рабочим телом является ионизированный газ. Принцип работы двигателя заключается в ионизации газа и его	Тренажёрный зал в космосе Полёты в космическое пространство стали обыденным явлением в нашей жизни. На международных орбитальных станциях космонавты находятся по несколько месяцев. Однако, привычная
Термоядерный ракетный двигатель – первые испытания Ракетные двигатели, использующие энергию деления атомного ядра, давно являются объектом исследования российских и американских ученых. В этом нет ничего удивительного, ведь	Телепортация корабля: фантастика и реальность Человек всегда стремился к звездам, но они чрезвычайно далеки от нас. Если полет к ним однажды состоится, то космический корабль, на
Технология 3d печати: ракетный двигатель Не секрет, что современные полеты в космос обходятся чрезвычайно дорого, и значительную часть стоимости составляет непосредственно процесс изготовления комплектующих ракет-носителей. НАСА	Сверхтяжелая ракета России Уже в течении ряда лет в среде специалистов серьезно обсуждается вопрос, какой должна быть сверхтяжелая ракета России. На данном этапе вопрос
Станция с искусственной гравитацией В России решено создать частную космическую станцию, которая будет иметь отсеки на основе искусственной гравитации. Все этапы ее строительства планируется завершить	Скафандр для прыжков из космоса В настоящее время парашют воспринимается как что-то привычное и само собой разумеющееся. Безусловно, основная идея парашюта – это спасение человека в
Система “Байкал” Бесспорным лидером космического раздела 44-го авиакосмического салона в Ле Бурже стал технологический макет российского многоразового ускорителя (МРУ) "Байкал", представляющий собой первую	Российский скафандр 5-го поколения Одной из отличительных особенностией авиационно-космического салона МАКС-2013 стал представленный на нем российский скафандр 5-го поколения «Орлан-МКС». Разработка принадлежит Научно-производственному предприятию «Звезда»,
Российский плазменный ракетный двигатель откроет путь к Марсу В 2016 году НПО Энергомаш и НИЦ Курчатовский институт объявили о намерении реализовать проект безэлектродного плазменного ракетного двигателя. Учитывая намерение ведущих	Робот из металлического стекла Металлическое стекло является относительно новым материалом, сочетающим в себе особенности структуры металла и стекла. Суть технологии заключается в формировании сплава из
Ракетный двигатель EmDrive: полет без рабочего тела Информационные агентства распространили сообщение об успешном испытании специалистов NASA ракетного двигателя EmDrive. Подробного описания принципа действия данного двигателя не приводится,однако заявляется	Ракета-носитель “Ангара” Еще в 1995 году в России утвержден проект по созданию нового поколения носителей для выведения в космос различных грузов с массами
Проект МРКС-1 Специалисты аэрокосмической отрасли едины во мнении, что существующие ракеты-носители в качестве средств доставки на орбиту себя практически исчерпали. Требуются принципиально новые	Проект ”Спираль” В ответ на работы, начатые США по созданию космического самолета в 60е годы XX века, руководство Советского Союза приняло решение о начале
Проект “Прометей” Мысль об использовании энергии атомного ядра для космических полетов высказал еще Циолковский. Однако при его жизни никто еще никто не представлял,	Проект МАКС В 1982 году, еще до полета системы «Буран-Энергия», Генеральный конструктор НПО «Молния» Глеб Лозино-Лозинский, проанализировал перспективы создания авиационно-космических систем. Он обобщил
Проект корабля Орион Проект Орион представляет собой амбициозную идею построить космический корабль, движущей силой которого были бы взрывы ядерной бомбы. Эта идея была разработана	Проект “Буран”: будущее, которое не наступило Проект "Буран" стартовал в 1976 году. В США тогда закрыли программу тяжелых ракет и орбитальных станций и поспешно создавали "Спейс Шаттл".
Проект Ан-325 Те, кто разбирается в самолетах, наверняка, с самого начала захочет нас поправить, и сказать, что никакого Ан-325 не существует и не	Правда об НЛО Неопознанный летающий объект, часто сокращенно НЛО или UFO - это необычная очевидная аномалия в небе, которую сложно идентифицировать наблюдателю. НЛО -
Полет в космос - космический лифт Полеты в космос пока еще чрезвычайно дороги, опасны и разрушительны для окружающей среды. Ракеты с химическими двигателями не позволяют кардинально изменить	Полет к Марсу в 2021 году Группа молодыхспециалистов из России сделала сенсационное заявление, объявив, что уже к 2021году они смогут обеспечить пилотируемый полет к Марсу и Венере.
В печати периодически появляются заметки о неизвестной разработке Брянского ученого Владимира Семеновича Леонова. Автор Теории Суперобъединения по сути предложил проект антигравитационного	Плазменный двигатель для межпланетного космического корабля В рамках освоения Луны, Марса и других объектов межпланетного пространства перед российской космонавтикой была поставлена задача создания космических аппаратов, использующих качественно
Перспективы ракеты Ангара Новая российская тяжёлая ракета-носитель Ангара-А5 cтартовала 23 декабря с космодрома Плесецк. Она выведет на геостационарную орбиту грузомакет космического аппарата массой две	Перспективы авиационно-космической техники Сравнительно недавно интересы специалистов в области авиационно-космической техники стали концентрироваться на концепции использования воздушно-космического самолета (ВКС). Некоторые исследователи считают, что определенный

Космический лифт

Проект МАКС

Кибератака - оружие войн будущего

Остров Оук

Машины для укладки брусчатки

Современные технологии не стоят на месте, они развиваются стремительными темпами, внося в нашу жизнь много интересных и полезных вещей. Вы...

Берлинские ворота

Бранденбургские ворота являются самым знаменитым символом Берлина и Германии. Долгие годы они служили символом разделённых Германии и Берлина, а после 1989 ...

Внетелесные путешествия

В настоящее время осталось немного людей, исповедующих абсолютный материализм. Даже консервативный научный мир пришел к осознанию факта нахождения в...

Если спросить у первого встречного, что он знает о Японии, большинство людей ответит, что это страна сакуры, гейш и кимоно. ...

Похищение людей НЛО

Зафиксированные случаи наблюдения НЛО, несмотря на свою невероятность, блекнут в сравнении с сообщениями о контактах с пришельцами. Одним из вариантов...

Су-35С против F-22

Су-35С - это продолжение глубокой модернизации самолета Су-27СМ3. Он придет на смену всемирно известному истребителю Су-27 и его модификациям. До 2020 ...

Каспийское море-озеро

Самым большим озером на планете считается Каспийское море. Его площадь равна почти 400 квадратным километрам. По поводу него до сих пор...

Мост Золотые Ворота

Сан-Франциско - один из самых популярных городов в мире. Главной его достопримечательностью является знаменитый мост Золотые Ворота, перекинутый через одноименный...

Истребитель пятого поколения Су 57 разработан в ОКБ им. Сухого...

Почему не внедряется квантовый двигатель Леонова

В печати периодически появляются заметки о неизвестной разработке Брянского ученого...

История еды древних славян

Древние славяне, как и многие народы того времени, верили, что множество...

Мотоциклы с карданным приводом

Мало купить мотоцикл и ездить на нём, заправляя его время...

Народные приметы о жемчуге

В первую очередь, жемчуг является невероятно красивым камнем, который был...

Как получить электричество из воды

Сотрудники Университета Альберты нашли принципиально новый способ получения электроэнергии из...

Акулы в Балтийском море

Как-то получилось, что из акул в Балтийском море представлены лишь...

Современные ракетные двигатели неплохо справляются с задачей выведения техники на орбиту, но совершенно непригодны для длительных космических путешествий. Поэтому уже не первый десяток лет ученые работают над созданием альтернативных космических двигателей, которые могли бы разгонять корабли до рекордных скоростей. Давайте рассмотрим семь основных идей из этой области.

EmDrive

Чтобы двигаться, надо от чего-то оттолкнуться – это правило считается одним из незыблемых столпов физики и космонавтики. От чего конкретно отталкиваться – от земли, воды, воздуха или реактивной струи газа, как в случае ракетных двигателей, – не так важно.

Хорошо известен мысленный эксперимент: представьте, что космонавт вышел в открытый космос, но трос, связывающий его с кораблем, неожиданно порвался и человек начинает медленно улетать прочь. Все, что у него есть, – это ящик с инструментами. Каковы его действия? Правильный ответ: ему нужно кидать инструменты в сторону от корабля. Согласно закону сохранения импульса, человека отбросит от инструмента ровно с той же силой, с какой и инструмент от человека, поэтому он постепенно будет перемещаться по направлению к кораблю. Это и есть реактивная тяга – единственный возможный способ двигаться в пустом космическом пространстве. Правда, EmDrive, как показывают эксперименты, имеет некоторые шансы это незыблемое утверждение опровергнуть.

Создатель этого двигателя – британский инженер Роджер Шаер, основавший собственную компанию Satellite Propulsion Research в 2001 году. Конструкция EmDrive весьма экстравагантна и представляет собой по форме металлическое ведро, запаянное с обоих концов. Внутри этого ведра расположен магнетрон, излучающий электромагнитные волны, – такой же, как в обычной микроволновке. И его оказывается достаточно, чтобы создавать очень маленькую, но вполне заметную тягу.

Сам автор объясняет работу своего двигателя через разность давления электромагнитного излучения в разных концах "ведра" – в узком конце оно меньше, чем в широком. Благодаря этому создается тяга, направленная в сторону узкого конца. Возможность такой работы двигателя не раз оспаривалась, но во всех экспериментах установка Шаера показывает наличие тяги в предполагаемом направлении.

В числе экспериментаторов, опробовавших "ведро" Шаера, такие организации, как NASA, Технический университет Дрездена и Китайская академия наук. Изобретение проверяли в самых разных условиях, в том числе и в вакууме, где оно показало наличие тяги в 20 микроньютонов.

Это очень мало относительно химических реактивных двигателей. Но, учитывая то, что двигатель Шаера может работать сколь угодно долго, так как не нуждается в запасе топлива (работу магнетрона могут обеспечивать солнечные батареи), потенциально он способен разгонять космические корабли до огромных скоростей, измеряемых в процентах от скорости света.

Чтобы полностью доказать работоспособность двигателя, необходимо провести еще множество измерений и избавиться от побочных эффектов, которые могут порождаться, к примеру, внешними магнитными полями. Однако уже выдвигаются и альтернативные возможные объяснения аномальной тяги двигателя Шаера, которая, в общем-то, нарушает привычные законы физики.

К примеру, выдвигаются версии, что двигатель может создавать тягу благодаря взаимодействию с физическим вакуумом, который на квантовом уровне имеет ненулевую энергию и заполнен постоянно рождающимися и исчезающими виртуальными элементарными частицами. Кто в итоге окажется прав – авторы этой теории, сам Шаер или другие скептики, мы узнаем в ближайшем будущем.

Солнечный парус

Как говорилось выше, электромагнитное излучение оказывает давление. Это значит, что теоретически его можно преобразовывать в движение – например, с помощью паруса. Аналогично тому, как корабли прошлых веков ловили в свои паруса ветер, космический корабль будущего ловил бы в свои паруса солнечный или любой другой звездный свет.

Проблема, однако, в том, что давление света крайне мало и уменьшается с увеличением расстояния от источника. Поэтому, чтобы быть эффективным, такой парус должен иметь очень малый вес и очень большую площадь. А это увеличивает риск разрушения всей конструкции при встрече с астероидом или другим объектом.

Попытки строительства и запуска солнечных парусников в космос уже имели место – в 1993 году тестирование солнечного паруса на корабле "Прогресс" провела Россия, а в 2010 году успешные испытания по пути к Венере осуществила Япония. Но еще ни один корабль не использовал парус в качестве основного источника ускорения. Несколько перспективнее в этом отношении выглядит другой проект – электрический парус.

Электрический парус

Солнце излучает не только фотоны, но также и электрически заряженные частицы вещества: электроны, протоны и ионы. Все они формируют так называемый солнечный ветер, ежесекундно уносящий с поверхности светила около одного миллиона тонн вещества.

Солнечный ветер распространяется на миллиарды километров и ответственен за некоторые природные явления на нашей планете: геомагнитные бури и северное сияние. Земля от солнечного ветра защищается с помощью собственного магнитного поля.

Солнечный ветер, как и ветер воздушный, вполне пригоден для путешествий, надо лишь заставить его дуть в паруса. Проект электрического паруса, созданный в 2006 году финским ученым Пеккой Янхуненом, внешне имеет мало общего с солнечным. Этот двигатель состоит из нескольких длинных тонких тросов, похожих на спицы колеса без обода.

Благодаря электронной пушке, излучающей против направления движения, эти тросы приобретают положительный заряженный потенциал. Так как масса электрона примерно в 1800 раз меньше, чем масса протона, то создаваемая электронами тяга не будет играть принципиальной роли. Не важны для такого паруса и электроны солнечного ветра. А вот положительно заряженные частицы – протоны и альфа-излучение – будут отталкиваться от тросов, создавая тем самым реактивную тягу.

Хотя эта тяга будет примерно в 200 раз меньше, чем таковая у солнечного паруса, заинтересовал Европейское космическое агентство. Дело в том, что электрический парус гораздо проще сконструировать, произвести, развернуть и эксплуатировать в космосе. Кроме того, с помощью гравитации парус позволяет также путешествовать к источнику звездного ветра, а не только от него. А так как площадь поверхности такого паруса гораздо меньше, чем у солнечного, то для астероидов и космического мусора он уязвим куда меньше. Возможно, первые экспериментальные корабли на электрическом парусе мы увидим уже в следующие несколько лет.

Ионный двигатель

Поток заряженных частиц вещества, то есть ионов, излучают не только звезды. Ионизированный газ можно создать и искусственно. В обычном состоянии частицы газа электрически нейтральны, но, когда его атомы или молекулы теряют электроны, они превращаются в ионы. В общей своей массе такой газ все еще не имеет электрического заряда, но его отдельные частицы становятся заряженными, а значит, могут двигаться в магнитном поле.

В ионном двигателе инертный газ (обычно используется ксенон) ионизируется с помощью потока высокоэнергетических электронов. Они выбивают электроны из атомов, и те приобретают положительный заряд. Далее получившиеся ионы ускоряются в электростатическом поле до скоростей порядка 200 км/с, что в 50 раз больше, чем скорость истекания газа из химических реактивных двигателей. Тем не менее современные ионные двигатели обладают очень маленькой тягой – около 50–100 миллиньютонов. Такой двигатель не смог бы даже сдвинуться со стола. Но у него есть серьезный плюс.

Большой удельный импульс позволяет значительно сократить расходы топлива в двигателе. Для ионизации газа используется энергия, полученная от солнечных батарей, поэтому ионный двигатель способен работать очень долго – до трех лет без перерыва. За такой срок он успеет разогнать космический аппарат до скоростей, которые химическим двигателям и не снились.

Ионные двигатели уже не раз бороздили просторы Солнечной системы в составе различных миссий, но обычно в качестве вспомогательных, а не основных. Сегодня как о возможной альтернативе ионным двигателям все чаще говорят про двигатели плазменные.

Плазменный двигатель

Если степень ионизации атомов становится высокой (порядка 99%), то такое агрегатное состояние вещества называется плазмой. Достичь состояния плазмы можно лишь при высоких температурах, поэтому в плазменных двигателях ионизированный газ разогревается до нескольких миллионов градусов. Разогрев осуществляется с помощью внешнего источника энергии – солнечных батарей или, что более реально, небольшого ядерного реактора.

Горячая плазма затем выбрасывается через сопло ракеты, создавая тягу в десятки раз большую, чем в ионном двигателе. Одним из примеров плазменного двигателя является проект VASIMR, который развивается еще с 70-х годов прошлого века. В отличие от ионных двигателей, плазменные в космосе еще испытаны не были, но с ними связывают большие надежды. Именно плазменный двигатель VASIMR является одним из основных кандидатов для пилотируемых полетов на Марс.

Термоядерный двигатель

Укротить энергию термоядерного синтеза люди пытаются с середины ХХ века, но пока что сделать это так и не удалось. Тем не менее управляемый термоядерный синтез все равно очень привлекателен, ведь это источник громадной энергии, получаемой из весьма дешевого топлива – изотопов гелия и водорода.

В настоящий момент существует несколько проектов конструкции реактивного двигателя на энергии термоядерного синтеза. Самой перспективной из них считается модель на основе реактора с магнитным удержанием плазмы. Термоядерный реактор в таком двигателе будет представлять собой негерметичную цилиндрическую камеру размером 100–300 метров в длину и 1–3 метра в диаметре. В камеру должно подаваться топливо в виде высокотемпературной плазмы, которая при достаточном давлении вступает в реакцию ядерного синтеза. Располагающиеся вокруг камеры катушки магнитной системы должны удерживать эту плазму от контакта с оборудованием.

Зона термоядерной реакции располагается вдоль оси такого цилиндра. С помощью магнитных полей экстремально горячая плазма проистекает через сопло реактора, создавая огромную тягу, во много раз большую, чем у химических двигателей.

Двигатель на антиматерии

Все окружающее нас вещество состоит из фермионов – элементарных частиц с полуцелым спином. Это, к примеру, кварки, из которых состоят протоны и нейтроны в атомных ядрах, а также электроны. При этом у каждого фермиона есть своя античастица. Для электрона таковой выступает позитрон, для кварка – антикварк.

Античастицы имеют ту же массу и тот же спин, что и их обычные "товарищи", отличаясь знаком всех остальных квантовых параметров. Теоретически античастицы способны составлять антивещество, но до сих пор нигде во Вселенной антивещество зарегистрировано не было. Для фундаментальной науки является большим вопросом, почему его нет.

Но в лабораторных условиях можно получить некоторое количество антивещества. К примеру, недавно был проведен эксперимент по сравнению свойств протонов и антипротонов, которые хранились в магнитной ловушке.

При встрече антивещества и обычного вещества происходит процесс взаимной аннигиляции, сопровождаемый выплеском колоссальной энергии. Так, если взять по килограмму вещества и антивещества, то количество выделенной при их встрече энергии будет сопоставимо со взрывом "Царь-бомбы" – самой мощной водородной бомбы в истории человечества.

Причем значительная часть энергии при этом выделится в виде фотонов электромагнитного излучения. Соответственно, возникает желание использовать эту энергию для космических перемещений путем создания фотонного двигателя, похожего на солнечный парус, только в данном случае свет будет генерироваться внутренним источником.

Но чтобы эффективно использовать излучение в реактивном двигателе, необходимо решить задачу создания "зеркала", которое было бы способно эти фотоны отразить. Ведь кораблю каким-то образом надо оттолкнуться, чтобы создать тягу.

Никакой современный материал попросту не выдержит рожденного в случае подобного взрыва излучения и моментально испарится. В своих фантастических романах братья Стругацкие решили эту проблему путем создания "абсолютного отражателя". В реальной жизни ничего подобного пока сделать не удалось. Эта задача, как и вопросы создания большого количества антивещества и его длительного хранения, – дело физики будущего.

Космические корабли «Восток». 12 апреля 1961 г. трехступенчатая ракета-носитель доставила на околоземную орбиту космический корабль «Восток», на борту которого находился гражданин Советского Союза Юрий Алексеевич Гагарин.

Трехступенчатая ракета-носитель состояла из четырех боковых блоков (I ступень), расположенных вокруг центрального блока (II ступень). Над центральным блоком помещена III ступень ракеты. На каждом из блоков I ступени был установлен четырех-камерный жидкостно-реактивный двигатель РД-107, а на II ступени — четырехкамерный реактивный двигатель РД-108. На III ступени был установлен однокамерный жидкостно-реактивный двигатель с четырьмя рулевыми соплами.

Ракета-носитель «Восток»

1 — головной обтекатель; 2 — полезный груз; 3 — кислородный бак; 4 — экран; 5 — керосиновый бак; 6 — управляющее сопло; 7 — жидкостный ракетный двигатель (ЖРД); 8 — переходная ферма; 9 — отражатель; 10 — приборный отсек центрального блока; 11 и 12 — варианты головного блока (с АМС «Луна-1» и с АМС «Луна-3» соответственно).

	Лунная	Для полета человека
Стартовая масса, т	279	287
Масса полезного груза, т	0,278	4,725
Масса топлива, т	255	258
Тяга двигателя, кН
I ступени (на Земле)	4000	4000
II ступени (в пустоте)	940	940
III ступени (в пустоте)	49	55
Максимальная скорость, м/с	11200	8000

Корабль «Восток» состоял из соединенных вместе спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека. Масса корабля около 5 т.

Спускаемый аппарат (кабина экипажа) был выполнен в виде шара диаметром 2,3 м. В спускаемом аппарате было установлено кресло космонавта, приборы управления, система жизнеобеспечения. Кресло располагалось таким образом, чтобы возникающая при взлете и посадке перегрузка оказывала на космонавта наименьшее действие.

Космический корабль «Восток»

1 — спускаемый аппарат; 2 — катапультируемое кресло; 3 — баллоны со сжатым воздухом и кислородом; 4 — тормозной ракетный двигатель; 5 — третья ступень ракеты-носителя; 6 — двигатель третьей ступени.

В кабине поддерживалось нормальное атмосферное давление и такой же, как на Земле, состав воздуха. Шлем скафандра был открыт, и космонавт дышал воздухом кабины.

Мощная трехступенчатая ракета-носитель выводила корабль на орбиту с максимальной высотой над поверхностью Земли 320 км и минимальной— 180 км.

Рассмотрим, как устроена система приземления корабля «Восток». После включения тормозного двигателя скорость полета уменьшалась и начиналось снижение корабля.

На высоте 7000 м открывалась крышка люка и из спускаемого аппарата выстреливалось кресло с космонавтом. В 4 км от Земли кресло отделялось от космонавта и падало, а он продолжал спуск на парашюте. На 15-метровом шнуре (фале) вместе с космонавтом спускался неприкосновенный аварийный запас (НАЗ) и лодка, которая автоматически надувалась при посадке на воду.

Схема спуска корабля «Восток» 1 и 2 — ориентация по Солнцу; 4 — включение тормозного двигателя; 5 — отделение приборного отсека; 6 — траектория полета спускаемого аппарата; 7 — катапультирование космонавта из кабины вместе с креслом; 8 — спуск на тормозном парашюте; 9 — ввод в действие основного парашюта; 10 — отделение НАЗа; 11 —посадка; 12 и 13 — открытие тормозного и основного парашютов; 14 — спуск на основном парашюте; 15 — посадка спускаемого аппарата.

Независимо от космонавта на высоте 4000 м раскрывался тормозной парашют спускаемого аппарата и скорость падения его существенно уменьшалась. В 2,5 км от Земли раскрывался основной парашют, плавно опускающий аппарат на Землю.

Космические корабли «Восход». Расширяются задачи космических полетов и соответственно совершенствуются космические корабли. 12 октября 1964 г. сразу три человека поднялись в космос на корабле «Восход»: В. М. Комаров (командир корабля), К. П. Феоктистов (ныне доктор физико-математических наук) и Б. Б. Егоров (врач).

Новый корабль существенно отличался от кораблей серии «Восток». Он вмещал трех космонавтов, имел систему мягкой посадки. «Восход-2» имел шлюзовую камеру для выхода из корабля в открытый космос. Он мог не только спускаться на сушу, но и приводняться. Космонавты находились в первом корабле «Восход» в полетных костюмах без скафандров.

Полет корабля «Восход-2» состоялся 18 марта 1965 г. На борту находился командир летчик-космонавт П. И. Беляев и второй пилот летчик-космонавт А. А. Леонов.

После выхода космического корабля на орбиту была раскрыта шлюзовая камера. Шлюзовая камера развернулась с наружной стороны кабины, образовав цилиндр, в котором мог разместиться человек в скафандре. Изготовлен шлюз из прочной герметичной ткани, и в сложенном состоянии он занимает мало места.

Космический корабль «Восход-2» и схема шлюзования на корабле

1,4,9, 11 — антенны; 2 — телевизионная камера; 3 — баллоны со сжатым воздухом и кислородом; 5 — телевизионная камера; 6 — шлюз до наполнения; 7 — спускаемый аппарат; 8 — агрегатный отсек; 10 — двигатель системы торможения; А — наполнение шлюза воздухом; Б — выход космонавта в шлюз (люк открыт); В — выпуск воздуха из шлюза наружу (люк закрыт); Г — выход космонавта в космос при открытом наружном люке; Д — отделение шлюза от кабины.

Мощная система наддува обеспечила наполнение шлюза воздухом и создание в нем такого же давления, как и в кабине. После того как давление в шлюзе и в кабине выравнялось, А. А. Леонов надел ранец, в котором размещались баллоны с сжатым кислородом, подключил провода связи, открыл люк и «перешел» в шлюз. Покинув шлюз, он удалился на некоторое расстояние от корабля. С кораблем его связывала только тонкая нить фала, человек и корабль движутся рядом.

Двадцать минут А. А. Леонов находился вне кабины, из них двенадцать минут — в свободном полете.

Первый выход человека в космическое пространство позволил получить ценнейшую информацию для последующих экспедиций. Было доказано, что хорошо подготовленный космонавт даже в условиях открытого космоса может выполнять различные задания.

Корабль «Восход-2» был доставлен на орбиту ракетно-космической системой «Союз». Унифицированная система «Союз» начала создаваться под руководством С. П. Королева уже в 1962 г. Она должна была обеспечить не отдельные прорывы в космос, а его планомерное обживание как новой сферы обитания и производственной деятельности.

При создании ракеты-носителя «Союз» основной доработке подверглась головная часть, фактически она была создана заново. Это было вызвано единственным требованием — обеспечить спасение космонавтов при аварии на стартовой площадке и атмосферном участке полета.

«Союз» — третье поколение космических кораблей. Корабль «Союз» состоит из орбитального отсека, спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека.

В кабине спускаемого аппарата расположены кресла космонавтов. Форма кресла позволяет легче переносить перегрузки, возникающие при взлете и посадке. На кресле расположены ручка управления ориентацией корабля и ручка управления скоростью при маневрировании. Специальный амортизатор смягчает удары, возникающие при посадке.

На «Союзе» имеются две автономно действующие системы жизнеобеспечения: система жизнеобеспечения кабины и система жизнеобеспечения скафандра.

Система жизнеобеспечения кабины поддерживает в спускаемом аппарате и орбитальном отсеке привычные для человека условия: давление воздуха около 101 кПа (760 мм рт. ст.), парциальное давление кислорода около 21,3 кПа (160 мм рт. ст.), температуру 25—30°С, относительную влажность воздуха 40—60%.

Система жизнеобеспечения производит очистку воздуха, собирает и хранит отходы. Принцип работы системы очистки воздуха основан на использовании кислородосодержащих веществ, поглощающих углекислый газ и часть влаги из воздуха и обогащающих его кислородом. Регулирование температуры воздуха в кабине производится с помощью радиаторов, установленных на наружной поверхности корабля.

Ракета-носитель «Союз»

Стартовая масса, т - 300

Масса полезного груза, кг

«Союз» - 6800

«Прогресс» - 7020

Тяга двигателей, кН

I ступени - 4000

II ступени - 940

III ступени - 294

Максимальная скорость, м/с 8000

1— система аварийного спасения (САС); 2 —пороховые ускорители; 3 — корабль «Союз»; 4 — стабилизирующие щитки; 5 и 6 — топливные баки III ступени; 7 — двигатель III ступени; 8 — ферма между II и III ступенями; 9 — бак с окислителем I ступени; 10 — бак с окислителем I ступени; 11 и 12—баки с горючим I ступени; 13 — бак с жидким азотом; 14 — двигатель I ступени; 15 — двигатель II ступени; 16 — камера управления; 7 — воздушный руль.

Автобус подъехал к стартовой позиции. Из него вышли космонавты и направились к ракете. В руке у каждого чемоданчик. Очевидно, многие сочли, что там уложено самое необходимое для дальней дороги. Но если присмотреться внимательно, то можно заметить, что чемоданчик связан с космонавтом гибким шлангом.

Скафандр ведь необходимо непрерывно вентилировать, чтобы удалять выделяемую космонавтом влагу. В чемоданчике находится вентилятор с электроприводом и источник электроэнергии — аккумуляторная батарея.

Вентилятор засасывает воздух из окружающей атмосферы и прогоняет его через вентилирующую систему скафандра.

Подойдя к открытому люку корабля, космонавт отсоединит шланг и войдет в корабль. Заняв свое место в рабочем кресле корабля, он подсоединится к системе жизнеобеспечения скафандра и закроет иллюминатор шлема. С этого момента воздух в скафандр подается вентилятором (150—200 л в мин). Но если давление в кабине начнет падать, то включится аварийная подача кислорода из специально предусмотренных баллонов.

Варианты головного блока

I — с кораблем «Восход-2»; II—с кораблем «Союз-5»; III — с кораблем «Союз-12»; IV — с кораблем «Союз-19»

Космический корабль «Союз Т» создан на базе корабля «Союз». «Союз Т-2» впервые выведен на орбиту в июне 1980 г. экипажем в составе командира корабля Ю. В. Малышева и бортинженера В. В. Аксенова. Новый корабль создан с учетом опыта разработки и эксплуатации КК «Союз» — состоит из орбитального (бытового) отсека с агрегатом стыковки, спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека новой конструкции. На «Союзе Т» установлены новые бортовые системы, в том числе радиосвязи, ориентации, управления движением, и бортовой вычислительный комплекс. Стартовая масса корабля 6850 кг. Расчетная продолжительность автономного полета 4 суток, в составе орбитального комплекса 120 суток.

С. П. Уманский

1986 «Космонавтика сегодня и завтра»

После полета Гагарина люди всерьез думали, что всего через несколько десятилетий Человечество покорит космическое пространство, колонизирует Луну, Марс и, возможно, более отдаленные планеты. Однако прогнозы эти были излишне оптимистичными. Но сейчас сразу несколько государств и частных компаний всерьез работают над тем, чтобы оживить утратившую накал космическую гонку. В нашем сегодняшнем обзоре мы вам расскажет про несколько самых амбициозных подобных проектов современности.

Американский мультимиллионер Деннис Тито, ставший в свое время, первым космическим туристом, создал программу Inspiration Mars, целью которой является запуск частной миссии на Марс в 2018 году. Почему именно в 2018? Дело в том, что при старте корабля 5 января этого года, появляется уникальная возможность осуществить полет по минимальной траектории. В следующий раз такой шанс выпадет лишь через тринадцать лет.

Американское агентство передовых разработок DARPA планирует запустить масштабную космическую программу, разработанную на сто и более лет. Главной ее целью является желание исследовать пространство за пределами Солнечной Системы на предмет потенциальной его колонизации Человечеством. При этом само DARPA планирует потратить на это лишь 100 миллионов долларов, основная же финансовая нагрузка ляжет на плечи частных инвесторов. Подобный режим сотрудничества в агентстве сравнивают с исследовательскими экспедициями 16 века, во время которых их руководители, действуя под флагами разных стран, в итоге получали большую часть доходов от присоединенных к Короне территорий и статус королевского наместника в них.

Известный режиссер Джеймс Кэмерон основал фонд, который займется проблемой использования астероидов в полезных для Человечества целях. Ведь эти космические объекты полны редкоземельных элементов. А той же платины в 500-метровом астероиде может оказаться больше, чем было добыто на Земле за всю ее историю. Так почему бы не попытаться достать эти ресурсы? К начинанию Кэмерона присоединились Google, The Perot Group, Hillwood и некоторые другие компании.

Япония планирует в самом ближайшем будущем построить т.н. «солнечный парус» ESAIL, который, благодаря давлению солнечных лучей на его поверхность, будет двигаться по космическому пространству со скоростью 19 километров в секунду. А это сделает его самым быстрым рукотворным объектом в Солнечной Системе.

В апреле 2015 года Российское Космическое Агентство объявило о своих амбициозных планах, подразумевающими создание обитаемых баз на Луне и Марсе уже к 2050 году. При этом все значимые спуски в ее рамках будут осуществлены не с Байконура, с нового космодрома Восточный, который сейчас строится на Дальнем Востоке.

Предвещая и дальнейшее развитие частных полетов на орбиту Земли, российская компания Орбитальные Технологии совместно с РКК Энергия запустили проект с названием Commercial Space Station по созданию первого отеля для космических туристов. Ожидается, что первый его модуль будет отправлен в Космос уже в 2015-2016 годах.

Одним из самых перспективных направлений по освоению Космоса считается разработка идеи космического лифта, который мог бы поднимать по тросу объекты на орбиту Земли. Создать первый подобный транспорт обещает к 2050 году японская компания Obayashi Corporation. Лифт этот сможет двигаться со скоростью 200 километров в час и нести в себе одновременно 30 человек.

На орбите Земли находится огромное количество старых, отработавших свое спутников, превратившихся в так называемый «космический мусор». И это при том, что запуск одного только килограмма груза туда составляет в среднем 30 тысяч долларов. Вот по этой причине агентство DARPA и решило начать разработку космической станции Phoenix, которая займется отловом старых спутников и сбором из них новых, функционирующих.