Космічними кораблями в наш час називаються апарати, створені для доставки космонавтів на навколоземну орбіту і повернення їх потім на Землю. Зрозуміло, що технічні вимоги до космічного корабля більш жорсткі, ніж до будь-яким іншим космічним апаратам. Умови польоту (перевантаження, температурний режим, тиск і т.п.) повинні витримуватися для них дуже точно, щоб не створилася загроза життю людини. У кораблі, який на кілька годин або навіть діб стає домом для космонавта, повинні бути створені нормальні людські умови - космонавт повинен дихати, пити, їсти, спати, справляти природні потреби. Він повинен мати можливість в процесі польоту розгортати корабель на свій розсуд і міняти орбіту, тобто корабель при своєму русі в просторі повинен легко переорієнтуватися і управлятися. Для повернення на Землю космічний корабель повинен погасити всю ту величезну швидкість, яку повідомила йому при старті ракета-носій. Якби Земля не мала атмосфери, на це довелося б витратити стільки ж пального, скільки було витрачено при підйомі в космос. На щастя, в цьому немає необхідності: якщо здійснювати посадку по дуже пологій траєкторії, поступово занурюючись в щільні шари атмосфери, то можна загальмувати корабель об повітря з мінімальною затратою пального. Як радянські «Схід», так і американські «Меркурії» здійснювали посадку саме таким чином і цим пояснюються багато особливостей їх конструкції. Оскільки значна частина енергії при гальмуванні йде на нагрів корабля, то без хорошої теплового захисту він просто згорить, як згорає в атмосфері велика частина метеоритів і закінчують своє існування супутників. Тому доводиться захищати кораблі громіздкими жароміцними теплозахисні оболонками. (Наприклад, на радянському «Сході» її вага становила 800 кг - третина всієї ваги апарату, що спускається.) Бажаючи по можливості полегшити корабель, конструктори постачали цим екраном не весь корабель, а тільки корпус апарату, що спускається. Таким чином, з самого початку утвердилася конструкція розділяти корабля (вона була випробувана на «Сході», а потім стала класичною для всіх радянських і багатьох американських космічних кораблів). Корабель складається ніби з двох самостійних частин: приладового відсіку і спускається (останній служить під час польоту кабіною космонавта).
Перший радянський космічний корабель «Восток» при загальній масі 4, 73 т виводився на орбіту за допомогою триступеневої ракети-носія того ж назви. Повна стартова маса космічного комплексу становила 287 т. Конструктивно «Схід» складався з двох основних відсіків: спускається і приладового відсіку. Спусковий апарат з кабіною космонавта був виконаний у формі кулі діаметром 2, 3 м і мав масу 2, 4 т.
Герметичний корпус виготовлявся з алюмінієвого сплаву. Усередині апарату, що спускається конструктори прагнули розташувати тільки ті системи й прилади корабля, які були необхідні протягом усього польоту, або ті, якими безпосередньо користувався космонавт. Всі інші були винесені в приладовий відсік. Усередині кабіни розміщувалося крісло-катапульта космонавта. (На випадок, якби довелося катапультуватися при старті, крісло забезпечувалося двома пороховими прискорювачами.) Тут же знаходилися пульт управління, запаси їжі та води. Система життєзабезпечення була розрахована на роботу протягом десяти діб. Космонавт повинен був протягом усього польоту перебувати в герметичному скафандрі, але з відкритим шоломом (цей шолом автоматично закривався в разі раптової розгерметизації кабіни).
Внутрішній вільний об'єм апарату, що спускається становив 1, 6 кубічного метра. Необхідні умови в кабіні космічного корабля підтримували дві автоматичні системи: система життєзабезпечення і система терморегулювання. Як відомо, людина в процесі життєдіяльності споживає кисень, виділяє вуглекислий газ, тепло і вологу. Ці дві системи якраз і забезпечували поглинання вуглекислого газу, поповнення киснем, відбір з повітря надмірної вологи і відбір тепла. У кабіні «Сходу» підтримувалося звичне на Землі стан атмосфери з тиском 735-775 мм рт. ст. і 20-25% вмісту кисню. Пристрій системи терморегулювання частково нагадувало кондиціонер. Вона містила повітряно-рідинної теплообмінник, по змійовику якого протікала охолоджена рідина (холодоносій). Вентилятор проганяв через теплообмінник тепле і вологе повітря кабіни, який охолоджувався на його холодних поверхнях. Волога при цьому конденсувалась. Холодоносій надходив в спусковий апарат з приладового відсіку. Поглинула тепло рідина примусово виключалася насосом через радіатор-випромінювач, розташований на зовнішній конічної оболонці приладового відсіку. Температура холодоносителя автоматично підтримувалася в потрібному діапазоні за допомогою спеціальних жалюзі, закривали радіатор. Стулки жалюзі могли відкриватися або закриватися, змінюючи потоки тепла, що випромінюються радіатором. Щоб підтримувати потрібний склад повітря, в кабіні апарату, що спускається було регенераційні пристрій. Повітря кабіни за допомогою вентилятора безперервно проганяли через спеціальні змінні патрони, що містили надперекісі лужних металів. Такі речовини (наприклад, K2O4) здатні ефективно поглинати вуглекислий газ і виділяти при цьому кисень. Роботою всієї автоматики керувало бортове програмне пристрій. Включення різних систем і приладів проводилося як за командами із Землі, так і самим космонавтом. На «Сході» був цілий комплекс радіозасобів, що дозволяв вести і підтримувати двосторонній зв'язок, проводити різні виміри, вести управління кораблем із Землі і багато іншого. За допомогою передавача «Сигнал» постійно надходила інформація датчиків, розташованих на тілі космонавта, щодо його самопочуття. Основу системи енергопостачання становили срібно-цинкові акумулятори: основна батарея розміщувалася в приладовому відсіку, а додаткова, що забезпечує електроживлення на спуску - в спусковому апараті.
Приладовий відсік мав масу 2, 27 т. Поблизу його стику з спускаються знаходилися 16 сферичних балонів з запасами стисненого азоту для мікродвигунів орієнтації і кисню для системи життєзабезпечення. Дуже важливе значення в будь-якому космічному кораблі грає система орієнтації і управління рухом. На «Сході» вона включала в себе декілька підсистем. Перша з них - навігаційна - складалася з ряду датчиків положення космічного корабля в просторі (в тому числі датчик Сонця, гіроскопічні датчики, оптичний пристрій «Погляд» та інші). Сигнали від датчиків поступали в керуючу систему, яка могла працювати автоматично або за участю космонавта. На пульті космонавта була рукоятка ручного управління орієнтацією космічного корабля. Розгортання корабля відбувалося за допомогою цілого набору розташованих певним чином невеликих реактивних сопел, в які подавався з балонів стиснене азот. Всього на приладовому відсіку було два комплекти сопел (по вісім у кожному), які могли підключатися до трьох груп балонів. Головне завдання, яке вирішувалося за допомогою цих сопел, полягала в тому, щоб правильно орієнтувати корабель перед подачею гальмівного імпульсу. Це було потрібно зробити в певному напрямку і в строго певний час. Помилка тут не допускалася.
Гальмівна рухова установка з тягою 15, 8 кілоньютон перебувала в нижній частині відсіку. Вона складалася з двигуна, паливних баків і системи подачі пального. Час її роботи становило 45 секунд. Перед поверненням на Землю гальмівну рухову установку орієнтували таким чином, щоб дати гальмівний імпульс близько 100 м / с. Цього було достатньо для переходу на траєкторію спуску. (При висоті польоту 180-240 км орбіта була розрахована таким чином, що навіть при відмові гальмівної установки корабель через десять діб все одно увійшов би в щільні шари атмосфери. Саме на цей термін і був розрахований запас кисню, питної води, їжі, заряд акумуляторів .) Потім відбувалося відділення апарату, що спускається від приладового відсіку. Подальше гальмування корабля йшло вже за рахунок опору атмосфери. При цьому перевантаження досягали 10 g, тобто вага космонавта збільшувався в десять разів.
Швидкість апарату, що спускається в атмосфері знижувалася до 150-200 м / с. Але щоб забезпечити безпечне приземлення при зіткненні з землею, його швидкість не повинна була перевищувати 10 м / с. Надлишок швидкості гасився за рахунок парашутів. Вони розкривалися поступово: спочатку витяжної, потім - гальмівний і, нарешті, основний. На висоті 7 км космонавт повинен був катапультуватися і приземлятися окремо від спускового апарата зі швидкістю 5-6 м / с. Це здійснювалося за допомогою катапультує крісла, яке встановлювалося на спеціальних напрямних і вистрілює з апарату, що спускається після відділення кришки люка. Тут також спочатку відкривався гальмівний парашут крісла, а на висоті 4 км (при швидкості 70-80 м / с) космонавт відстібати від крісла і далі спускався на своєму власному парашуті.
Перший американський космічний корабель був значно менше радянського. Ракета-носій «Атлас-D» при стартовій масі 111, 3 тонн була здатна вивести на орбіту вантаж не більше 1, 35 тонни. Тому корабель «Меркурій» проектувався при вкрай жорстких обмеженнях за масою і габаритами. Основу корабля становила повертається на Землю капсула. Вона мала форму усіченого конуса зі сферичним днищем і циліндричної верхньою частиною. На підставі конуса розміщувалася гальмівна установка з трьох твердопаливних реактивних двигунів по 4, 5 кілоньютон і часом роботи 10 секунд. При спуску капсула входила в щільні шари атмосфери днищем вперед. Тому важкий теплозахисний екран розташовувався тільки тут. У передній циліндричної частини перебувала антена й парашутне секція. Парашутів було три: гальмівний, основний і запасний, які виштовхувалися за допомогою пневмобаллона.
Усередині кабіни пілота був вільний обсяг 1, 1 кубічних метра. Астронавт, одягнений в герметичний скафандр, розташовувався в кріслі. Перед ним знаходилися ілюмінатор і пульт управління. На фермі над кораблем містився пороховий двигун САС. Система життєзабезпечення на «Меркурії» істотно відрізнялася від тієї, що була на «Сході». Усередині корабля створювалася чисто киснева атмосфера з тиском 228-289 мм рт. ст. У міру споживання кисень з балонів подавався в кабіну і скафандр астронавта. Для видалення вуглекислоти використовувалася система з гідроксидом літію. Скафандр охолоджувався киснем, який, перед тим як використовуватися для дихання, подавався до нижньої частини тіла. Температура і вологість підтримувалися за допомогою теплообмінників випарного типу - волога збиралася за допомогою губки, яка періодично віджималася (виявилося, що в умовах невагомості такий спосіб не годився, тому він використовувався тільки на перших кораблях). Енергоживлення забезпечувалося акумуляторними батареями. Вся система життєзабезпечення була розрахована тільки на 1, 5 діб. Для управління орієнтацією «Меркурій» мав 18 керованих двигунів, що працювали на однокомпонентному паливі - перекису водню. Астронавт приводнюється разом з кораблем на поверхню океану. Капсула мала незадовільну плавучість, тому про всяк випадок на ній був надувний пліт.
Будь ласка оціните матеріал:
Зодиаки зодіаку: →
Остерігатися праведників, обурених занадто голосно. Дуже скоро ти побачиш, як вони роблять або прощають ті самі діяння, які так люто засуджували.
Зустрічав два інтернетчика:
- Дружина мене нy зовсім дістала! Все вpемя шипить на мене!
- А може, вона сконнектіться намагається?