Космонавтика: СССР и Россия (часть 1 из 2)

«Две вещи поражают моё воображение:
звёздное небо над головой
и нравственный закон внутри нас»
И. Кант

Таинственное и неизведанное всегда манило и пленяло человеческий ум и воображение.

Апологеты науки говорят, что это свойство ума является всего лишь одним из инстинктов, передаваемых генетически.

Для человека религиозного причина тяги к творчеству и исследованию лежит в сфере метафизики; именно это качество открывает возможность человеку стать со-творцом Вседержителя.

Третий скажет, что творчество и исследования являются объективными потребностями людей, так как обеспечивают активное преобразование окружающего пространства в соответствии со своими нуждами и желаниями.

Мы же считаем, что все эти точки зрения не только не противоречат друг другу, но и взаимодополняют друг друга. Они отражают те грани истины, которые открылись конкретному человеку.

Как бы то ни было, но именно звёздное небо и космос представляли собой одну из наибольших тайн, которую люди пытались познать с самого начала своего существования.

Уже первые известные нам цивилизации делали попытки исследовать космос. Но только с изобретением телескопа в 1608 году Иоанном Липперсгейем, человечество получило возможность более обстоятельно заняться исследованием космоса.

А экспоненциальное развитие техники и технологий в XX-м веке позволило уже не просто созерцать звёздное небо, но и «дотронуться рукой» до него. Флагманом в этом  процессе стал Советский Союз.

В данной статье мы расскажем о становлении космонавтики в СССР.

КОСМОНАВТИКА В СССР

«То, что казалось несбыточным на протяжении веков, что вчера было лишь дерзновенной мечтой, сегодня становится реальной задачей, а завтра — свершением».

С.П. Королёв

Космонавтика как наука, а затем и как практическая отрасль, сформировалась в середине XX века.

Но этому предшествовала увлекательная история рождения и развития идеи полёта в космос, начало которой положила фантазия, и только затем появились первые теоретические работы и эксперименты. Так, первоначально в мечтах человека полёт в космические просторы осуществлялся с помощью сказочных средств или сил природы (смерчей, ураганов).

Ближе к XX веку для этих целей в описаниях фантастов уже присутствовали технические средства — воздушные шары, сверхмощные пушки и, наконец, ракетные двигатели и собственно ракеты.

Не одно поколение молодых романтиков выросло на произведениях Ж. Верна, Г. Уэллса, А. Толстого, А. Казанцева, основой которых было описание космических путешествий.

Всё изложенное фантастами будоражило умы учёных. Так, К.Э. Циолковский говорил:

«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчёт».

https://www.planet-kob.ru/ob/pics/padm/b968ea1f38483c4a40b3718faeb1eaf8.jpeg

Циолковский и конструктор первой советской жидкостной ракеты ГИРД-09 М.К. Тихонравов

Публикация в начале XX века теоретических работ пионеров космонавтики К.Э. Циолковского, Ф.А. Цандера, Ю.В. Кондратюка, Р.Х. Годдарда, Г. Гансвиндта, Р. Эно-Пельтри, Г. Оберта, В. Гомана в какой-то мере ограничивала полет фантазии, но в то же время вызвала к жизни новые направления в науке — появились попытки определить, что может дать космонавтика обществу и как она на него влияет.

Надо сказать,что идея соединить космическое и земное направления человеческой деятельности принадлежит основателю теоретической космонавтики К.Э. Циолковскому. Когда учёный говорил:

«Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели»

Он не выдвигал альтернативы — либо Земля, либо космос. Циолковский никогда не считал выход в космос следствием какой-то безысходности жизни на Земле. Напротив, он говорил о рациональном преобразовании природы нашей планеты силой разума. Люди, утверждал учёный,

«изменят поверхность Земли, её океаны, атмосферу, растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах Солнечной системы, как на самой Земле, которая ещё неопределённо долгое время будет оставаться жилищем человечества».

НАЧАЛО РАЗВИТИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ПРОГРАММЫ В СССР

В СССР начало практических работ по космическим программам связано с именами С.П. Королева и М.К. Тихонравова.

В начале 1945 года М.К. Тихонравов организовал группу специалистов РНИИ по разработке проекта пилотируемого высотного ракетного аппарата (кабины с двумя космонавтами) для исследования верхних слоев атмосферы.

В группу вошли Н.Г. Чернышев, П.И. Иванов, В.Н. Галковский, Г.М. Москаленко и др. Проект было решено создавать на базе одноступенчатой жидкостной ракеты, рассчитанной для вертикального полета на высоту до 200 км.

https://www.planet-kob.ru/ob/pics/padm/624110880b2f034cb155984c49d52be6.jpeg

Один из запусков в рамках «Проекта ВР-190»

Этот проект (он получил название ВР-190) предусматривал решение следующих задач:

• исследование условий невесомости в кратковременном свободном полёте человека в герметичной кабине;


• изучение движения центра масс кабины и её движения около центра масс после отделения от ракеты-носителя;


• получение данных о верхних слоях атмосферы;


• проверка работоспособности систем (разделения, спуска, стабилизации, приземления и др.), входящих в конструкцию высотной кабины.

В проекте ВР-190 впервые были предложены следующие решения, нашедшие применение в современных КА:

• парашютная система спуска, тормозной ракетный двигатель мягкой посадки, система разделения с применением пироболтов;


• электроконтактная штанга для упредительного зажигания двигателя мягкой посадки, бескатапультная герметичная кабина с системой обеспечения жизнедеятельности;


• система стабилизации кабины за пределами плотных слоёв атмосферы с применением сопел малой тяги.

В целом проект ВР-190 представлял собой комплекс новых технических решений и концепций, подтверждённых теперь ходом развития отечественной и зарубежной ракетно-космической техники.

В 1946 году материалы проекта ВР-190 были доложены М.К. Тихонравовым И.В. Сталину. С 1947 года Тихонравов со своей группой работает над идеей ракетного пакета и в конце 1940-х — начале 1950-х годов показывает возможность получения первой космической скорости и запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ) при помощи разрабатывавшейся в то время в стране ракетной базы.

В 1950 — 1953 годах усилия сотрудников группы М.К. Тихонравова были направлены на изучение проблем создания составных ракет-носителей и искусственных спутников.

Развернулись работы по подготовке запуска первого ИСЗ ПС-1. Был создан первый Совет главных конструкторов во главе с С.П. Королёвым, который в дальнейшем и осуществлял руководство космической программой СССР, ставшего мировым лидером в освоении космоса.

Созданное под руководством С.П. Королёва ОКБ-1-ЦКБЭМ-НПО «Энергия» стало с начала 1950-х годов центром космической науки и промышленности в СССР.

НАИБОЛЕЕ ИЗВЕСТНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ СОВЕТСКОЙ КОСМОНАВТИКИ

Космонавтика уникальна тем, что многое предсказанное сначала фантастами, а затем учёными свершилось воистину с космической скоростью.

Уже 4 октября 1957 — всего 12 лет после окончания разрушительнейшей Великой Отечественной войны  — с комического аэродрома, расположенного в городе Байконур был осуществлён запуск ракеты-носителя под названием Спутник, впоследствии выведенном на околоземную орбиту — он являлся самым первым спутником, сотворённым руками человека и запущенным с Земли.

Запуск этой ракеты ознаменовал новую эпоху в развитии космических исследований. Спустя месяц СССР был произведён запуск второго искусственного спутника Земли.

При этом уникальная особенность этого спутника заключалась в том, что в него было помещено первое живое существо, выведенное за пределы Земли. На борт спутника поместили собаку по имени Лайка.

Триумфом космонавтики стал запуск 12 апреля 1961 года первого человека в космос — Ю.А. Гагарина (http://inance.ru/2015/04/den-cosmonavtiki/).

Затем — групповой полёт, выход человека в космос, создание орбитальных станций «Салют», «Мир»… СССР на долгое время стал ведущей страной в мире по пилотируемым программам.

Показательной являлась тенденция перехода от запуска одиночных КА,предназначенных для решения в первую очередь военных задач, к созданию крупномасштабных космических систем в интересах решения широкого спектра задач (в том числе социально-экономических и научных).

https://www.planet-kob.ru/ob/pics/padm/6141225df11aa5d2d91c4d3203497eaf.jpeg

Юрий Гагарин в костюме космонавта

Другие важные достижения космонавтики в СССР

Но кроме таких всемирно известных достижений, чего же ещё достигла советская космическая наука в XX веке?

Начнём с того, что для сообщения ракетам-носителям космических скоростей были разработаны мощные жидкостные ракетные двигатели. В этой области особенно велика заслуга В.П. Глушко.

Создание таких двигателей стало возможным благодаря реализации новых научных идей и схем, практически исключающих потери на привод турбонасосных агрегатов.

Разработка ракет-носителей и жидкостных ракетных двигателей способствовала развитию термо-, гидро- и газодинамики, теории теплопередачи и прочности, металлургии высокопрочных и жаростойких материалов, химии топлив, измерительной техники, вакуумной и плазменной технологии.

Дальнейшее развитие получили твердотопливные и другие типы ракетных двигателей.

В начале 1950-х гг. советские учёные М.В. Келдыш, В.А. Котельников, А.Ю. Ишлинский, Л.И. Седов, Б.В. Раушенбах и др. разработали математические закономерности и навигационно-баллистическое обеспечение космических полётов.

Задачи, которые возникали при подготовке и реализации космических полетов, послужили толчком для интенсивного развития и таких общенаучных дисциплин, как небесная и теоретическая механика.

Широкое использование новых математических методов и создание совершенных вычислительных машин позволило решать самые сложные задачи проектирования орбит космических аппаратов и управления ими в процессе полета, и в результате возникла новая научная дисциплина — динамика космического полёта.

Конструкторские бюро, возглавлявшиеся Н.А. Пилюгиным и В.И. Кузнецовым, создали уникальные системы управления ракетно-космической техникой, обладающие высокой надёжностью.

В это же время В.П. Глушко, A.M. Исаев создали передовую в мире школу практического ракетного двигателестроения. А теоретические основы этой школы были заложены ещё в 1930-е гг., на заре отечественного ракетостроения.

https://www.planet-kob.ru/ob/pics/padm/605ccc80ddf21944afdc50289da6a1f0.jpeg

Ракета УР-200

Благодаря напряжённому творческому труду конструкторских бюро под руководством В.М. Мясищева, В.Н. Челомея, Д.А. Полухина были выполнены работы по созданию крупногабаритных особо прочных оболочек.

Это стало основой создания мощных межконтинентальных ракет УР-200, УР-500, УР-700,а затем и пилотируемых станций «Салют», «Алмаз», «Мир», модулей двадцатитонного класса «Квант», «Кристалл», «Природа», «Спектр», современных модулей для Международной космической станции (МКС) «Заря» и «Звезда», ракет-носителей семейства «Протон».

Большая работа по созданию ракет-носителей на базе баллистических ракет была выполнена в КБ «Южное», возглавлявшимся М.К. Янгелем. Надёжность этих ракет-носителей лёгкого класса не имела в то время аналогов в мировой космонавтике. В этом же КБ под руководством В.Ф. Уткина была создана ракета-носитель среднего класса «Зенит» — представитель второго поколения ракет-носителей.

За четыре десятилетия развития космонавтики в СССР существенно возросли возможности систем управления ракет-носителей и космических аппаратов.

Если в 1957 — 1958 гг. при выведении искусственных спутников на орбиту вокруг Земли допускалась ошибка в несколько десятков километров, то к середине 1960-х гг. точность систем управления была уже столь высока, что позволила космическому аппарату, запущенному на Луну, совершить посадку на её поверхности с отклонением от намеченной точки всего на 5 км.

Системы управления конструкции Н.А. Пилюгина были одними из лучших в мире.

Большие достижения космонавтики в области космической связи, телевещания, ретрансляции и навигации, переход к высокоскоростным линиям позволили уже в 1965 году передать на Землю фотографии планеты Марс с расстояния, превышающего 200 млн км, а в 1980 году изображение Сатурна было передано на Землю с расстояния около 1,5 млрд км.

Научно-производственное объединение прикладной механики, многие годы возглавлявшееся М.Ф. Решетневым, первоначально было создано как филиал ОКБ С.П. Королёва; сегодня это НПО — один из мировых лидеров по разработке космических аппаратов такого назначения.

Произошли качественные изменения и в области пилотируемых полетов. Способность успешно работать вне космического корабля впервые была доказана советскими космонавтами в 1960—1970-х гг., а в 1980—1990-х гг. была продемонстрирована способность человека жить и работать в условиях невесомости в течение года. Во время полётов было проведено также большое число экспериментов — технических, геофизических и астрономических.

В 1967 году в ходе автоматической стыковки двух беспилотных искусственных спутников Земли «Космос-186» и «Космос-188» была решена крупнейшая научно-техническая проблема встречи и стыковки КА в космосе, позволившая в сравнительно короткие сроки создать первую орбитальную станцию (СССР) и выбрать наиболее рациональную схему полета космических кораблей к Луне с высадкой землян на её поверхность.

В целом решение разнообразных задач исследования космоса — от запусков искусственных спутников Земли до запусков межпланетных космических аппаратов и пилотируемых кораблей и станций — дало много бесценной научной информации о Вселенной и планетах Солнечной системы и значительно способствовало техническому прогрессу человечества.

Спутники Земли совместно с зондирующими ракетами позволили получить детальные данные об околоземном космическом пространстве. Так, при помощи первых искусственных спутников были обнаружены радиационные пояса, в ходе их исследования было глубже изучено взаимодействие Земли с заряженными частицами, испускаемыми Солнцем.

Межпланетные космические полеты помогли нам глубже понять природу многих планетарных явлений — солнечного ветра, солнечных бурь, метеоритных дождей и др.

Космические аппараты, запущенные к Луне, передали снимки её поверхности, сфотографировал и в том числе и её невидимую с Земли сторону с разрешающей способностью, значительно превосходящей возможности земных средств.

Были взяты пробы лунного грунта, а также доставлены на лунную поверхность автоматические самоходные аппараты «Луноход-1» и «Луноход-2».

https://www.planet-kob.ru/ob/pics/padm/205f540237c766c70095f23f9c62fd08.jpeg

Луноход-1

Автоматические космические аппараты дали возможность получить дополнительную информацию о форме и гравитационном поле Земли, уточнить тонкие детали формы Земли и ее магнитного поля. Искусственные спутники помогли получить более точные данные о массе, форме и орбите Луны.

Массы Венеры и Марса также были уточнены с помощью наблюдений траекторий полетов космических аппаратов.

Большой вклад в развитие передовой техники внесли проектирование, изготовление и эксплуатация очень сложных космических систем. Автоматические космические аппараты, посылаемые к планетам, являются, по сути дела, роботами, управляемыми с Земли посредством радиокоманд.

Необходимость разработки надежных систем для решения задач такого рода привела к более совершенному пониманию проблемы анализа и синтеза различных сложных технических систем.

Такие системы сегодня находят применение как в космических исследованиях, так и во многих других областях человеческой деятельности. Требования космонавтики обусловили необходимость конструирования комплексных автоматических устройств при жестких ограничениях, вызванных грузоподъемностью ракет-носителей и условиями космического пространства, что явилось дополнительным стимулом для быстрого совершенствования автоматики и микроэлектроники.

Несомненным успехом мировой космонавтики было осуществление программы ЭПАС, заключительный этап которой — запуск и стыковка на орбите космических кораблей «Союз» и «Аполлон» — был осуществлен в июле 1975 года.

https://www.planet-kob.ru/ob/pics/padm/c05eec85feff90ce27de39141da5ce4e.jpeg

Стыковка Союз-Аполлон

Этот полёт ознаменовал собой начало международных программ, которые успешно развивались в последнюю четверть XX века и несомненным успехом которых явились изготовление, запуск и сборка на орбите Международной космической станции.

Особое значение приобрела международная кооперация в сфере космических услуг, где лидирующее место принадлежит ГКНПЦ им. М.В. Хруничева.

ПРИЧИНЫ УСПЕХОВ СССР В КОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

Каковыми же были главные причины того, что именно СССР стал флагманом в исследовании и освоении ближнего космоса? Какие особенности советского подхода к развитию космонавтики обеспечили такой прорыв?

Несомненно, на становление и развитие космонавтики в СССР повлиял целый ряд факторов.

Это и исторические традиции развития науки и техники, теоретическое наследие более ранних периодов, новаторская деятельность отдельных выдающихся личностей — основоположников РКТ, их способность к научному риску; сочетание необходимого уровня развития теоретической базы и экономических возможностей их практической реализации; достаточный багаж фундаментальных научных исследований, — но все эти факторы не смогли бы так эффективно сработать без участия механизма партийно- хозяйственного управления страны, который принято называть административно-командной системой.

В то же время, эта зависимость носит и обратный характер, «система» может поставить задачу, мобилизовать ресурсы, ужесточить политический режим, то есть способствовать или мешать, но не генерировать научную и конструкторскую мысль.

Совершенствуя систему образования и предоставляя доступ к нему всем слоям населения, власть только открыла возможность для освоения познавательно-творческого потенциала. Главная задача легла на плечи советских тружеников. И они до поры до времени справлялись с этой задачей достойно.

Во второй части — о состоянии дел в космонавтике современной России.