ВходСкорость орбитальной станции вокруг земли. Строение и размеры международной космической станции
Вниманию читателей представлены самые быстрые ракеты в мире за всю историю создания.
Скорость 3,8 км/с
Самая быстрая ракета средней баллистической дальности с максимальной скоростью 3,8 км в секунду открывает рейтинг самых быстрых ракет в мире. Р-12У являлся модифицированным вариантом Р-12. Ракета отличалась от прототипа отсутствием промежуточного днища в баке окислителя и некоторыми незначительными изменениями конструкции - в шахте нет ветровых нагрузок, что позволило облегчить баки и сухие отсеки ракеты и отказаться от стабилизаторов. С 1976 года ракеты Р-12 и Р-12У начали сниматься с вооружения и заменяться на подвижные грунтовые комплексы «Пионер». Они были сняты с вооружения в июне 1989 года, и в период по 21 мая 1990 года на базе Лесная в Белоруссии были уничтожены 149 ракет.
Скорость 5,8 км/с
Одна из самых быстрых американских ракет-носителей с максимальной скоростью 5,8 км в секунду. Является первой разработанной межконтинентальной баллистической ракетой, принятой на вооружение США. Разрабатывалась в рамках программы MX-1593 с 1951 года. Составляла основу ядерного арсенала ВВС США в 1959-1964 годах, но затем была быстро снята с вооружения в связи с появлением более совершенной ракеты «Минитмэн». Послужила основой для создания семейства космических ракет-носителей Атлас, эксплуатирующегося с 1959 и поныне.
Скорость 6 км/с
UGM -133 A Trident II - американская трехступенчатая баллистическая ракета, одна из самых быстрых в мире. Её максимальная скорость составляет 6 км в секунду. “Трезубец-2” разрабатывался с 1977 года параллельно с более легким “Трайдентом-1”. Принят на вооружение в 1990 году. Стартовая масса - 59 тонн. Макс. забрасываемый вес - 2,8 тонны при дальности пуска 7800 км. Максимальная дальность полета при уменьшенном числе боевых блоков - 11 300 км.
Скорость 6 км/с
Одна из самых быстрых твердотопливных баллистических ракет в мире, стоящая на вооружении России. Имеет минимальный радиус поражения 8000 км, примерную скорость 6 км/с. Разработка ракеты ведётся с 1998 года Московским институтом теплотехники, разработавшим в 1989-1997 гг. ракету наземного базирования «Тополь-М». К настоящему времени произведено 24 испытательных пусков «Булавы», пятнадцать из них признаны успешными (в ходе первого пуска запускался массогабаритный макет ракеты), два (седьмой и восьмой) - частично успешными. Последний испытательный пуск ракеты состоялся 27 сентября 2016 года.
Скорость 6,7 км/с
Minuteman LGM -30 G - одна из самых быстрых межконтинентальных баллистических ракет наземного базирования в мире. Её скорость составляет 6,7 км в секунду. LGM-30G «Минитмэн» III имеет расчетную дальность полета от 6000 километров до 10 000 километров в зависимости от типа боеголовки. Минитмен-3 стоит на вооружении США с 1970 года по сегодняшний день. Она является единственной ракетой шахтного базирования в США. Первый пуск ракеты состоялся в феврале 1961 года, модификации II и III были запущены в 1964 году и 1968 соответственно. Ракета весит около 34 473 килограмм, оснащена тремя твердотопливными двигателями. Планируется, что ракета будет стоять на вооружении вплоть до 2020 года.
Скорость 7 км/с
Самая быстрая противоракета в мире, предназначенная для поражения высокоманевренных целей и высотных гиперзвуковых ракет. Испытания серии 53Т6 комплекса «Амур» были начаты в 1989 году. Её скорость составляет 5 км в секунду. Ракета представляет собой 12-метровый остроконечный конус без выступающих частей. Ее корпус изготовлен из высокопрочных сталей с использованием намотки из композиционных материалов. Конструкция ракеты позволяет выдерживать большие перегрузки. Перехватчик стартует со 100-кратным ускорением и способен перехватывать цели, летящие со скоростью до 7 км в секунду.
Скорость 7,3 км/с
Самая мощная и быстрая ядерная ракета в мире со скоростью 7,3 км в секунду. Предназначена она, прежде всего, для того чтобы разрушать самые укрепленные командные пункты, шахты баллистических ракет и авиабазы. Ядерная взрывчатка одной ракеты может разрушить большой город, весьма большую часть США. Точность попадания – около 200-250 метров. Ракета размещается в самых прочных в мире шахтах. SS-18 несет 16 платформ, одна из которых загружена ложными целями. Выходя на высокую орбиту все головки «Сатаны» идут «в облаке» ложных целей и практически не идентифицируются радарами».
Скорость 7,9 км/с
Межконтинентальная баллистическая ракета (DF-5A) с максимальной скоростью 7,9 км в секунду открывает тройку самых быстрых в мире. Китайская МБР DF-5 поступила в эксплуатацию в 1981 году. Она может нести огромную боеголовку на 5 мт и имеет диапазон более чем 12,000 км. У DF-5 отклонение приблизительно в 1 км, что означает, что у ракеты одна цель - уничтожать города. Размер боеголовки, отклонение и факт, что на её полную подготовку к запуску требуется всего час, все это означают, что DF-5 - карательное оружие, предназначенное для наказания любых потенциальных нападающих. Версия 5A имеет увеличенный диапазон, улучшение отклонения на 300 м и способность нести несколько боеголовок.
Р-7 Скорость 7,9 км/с
Р-7 - советская, первая межконтинентальная баллистическая ракета, одна из самых быстрых в мире. Ее предельная скорость составляет 7,9 км в секунду. Разработку и выпуск первых экземпляров ракеты осуществило в 1956-1957 годах подмосковное предприятие ОКБ-1. После успешных пусков она была использована в 1957 году для запуска первых в мире искусственных спутников Земли. С тех пор ракеты-носители семейства Р-7 активно применяются для запуска космических аппаратов различного назначения, а с 1961 года эти ракеты-носители широко используются в пилотируемой космонавтике. На основе Р-7 было создано целое семейство ракет-носителей. С 1957 по 2000 год выполнены запуски более 1800 ракет-носителей на базе Р-7, из них более 97 % стали успешными.
Скорость 7,9 км/с
РТ-2ПМ2 «Тополь-М» (15Ж65) - самая быстрая межконтинентальная баллистическая ракета в мире с максимальной скоростью 7,9 км в секунду. Предельная дальность - 11 000 км. Несёт один термоядерный боевой блок мощностью 550 кт. В шахтном варианте базирования принята на вооружение в 2000 году. Метод старта - миномётный. Маршевый твёрдотопливный двигатель ракеты позволяет ей набирать скорость намного быстрее предыдущих типов ракет аналогичного класса, созданных в России и Советском Союзе. Это значительно затрудняет её перехват средствами ПРО на активном участке полёта.
Здравствуйте, если у вас есть вопросы о Международной космической станции и о том как она функционирует, то мы постараемся на них ответить.
При просмотре видео в Internet Explorer возможны проблемы, чтобы их устранить, используйте более современный браузер, например, Google Chrome или Mozilla.
Сегодня вы узнаете о таком интересном проекте НАСА как МКС онлайн web камера в hd качестве. Как вы уже поняли, эта веб камера работает в прямом эфире и в сеть идет видео напрямую с международной космической станции. На экране выше вы можете посмотреть на астронавтов и картинку космоса.
Вебкамера МКС установлена на обшивке станции и транслирует онлайн видео в круглосуточном режиме.
Хочу напомнить, что самый грандиозный объект в космосе, созданный нами это Международная космическая станция. Местонахождение её можно наблюдать на трекинге, который отображает её реальное положение над поверхностью нашей планеты. Орбита отображается в реальном времени у вас на компьютере, буквально 5-10 лет назад такое невозможно было представить.
Размеры МКС поражают: длина — 51 метр, ширина — 109 метров, высота — 20 метров, а вес — 417,3 тонны. Вес меняется в зависимости от того пристыкован ли к ней СОЮЗ или нет, хочу напомнить, что космические челноки Спейс Шаттл больше не летают, их программа свернута, а США пользуется нашими СОЮЗами.
Строение станции
Анимация процесса строительства с 1999 года по 2010 год.
Станция построена по принципу модульной структуры: различные сегменты были спроектированы и созданы усилиями стран–участниц. Каждый модуль имеет свою определенную функцию: например исследовательскую, жилую или приспособлен под хранилище.
3D модель станции
3D анимация строительства
В качестве примера возьмем Американские модули Unity, которые являются перемычками, а также служат для стыковки с кораблями. На данный момент станция состоит из 14 основных модулей. Их общий объемом 1000 кубометров, а вес около 417 тонн, на борту может постоянно находиться экипаж в количестве 6 или 7 человек.
Сборка станции происходила путем последовательной пристыковки к существующему комплексу очередного блока или модуля, который соединяется с уже функционирующими на орбите.
Если брать сведения за 2013 год, то в состав станции входит 14 основных модулей, из них российские — Поиск, Рассвет, Заря, Звезда и Пирс. Американские сегменты — Юнити, Купола, Леонардо, Транквилити, Дестени, Квест и Гармония, европейские — Коламбус и японский - Кибо.
На данной схеме показаны все основные, а также второстепенные модули, являющиеся частью станции (закрашенные), а планируемые для доставки в будущем — не закрашены.
Расстояние от Земли до МКС составляет от 413-429 км. Периодически станцию “поднимают” из-за того, что она потихоньку, за счет трения об остатки атмосферы, снижается. На какой высоте она находится зависит также от других факторов, например космического мусора.
Земля, яркие пятна — молнии
Недавний блокбастер “Гравитация” наглядно (хоть и слегка преувеличенно) показал, что может произойти на орбите если космические обломки пролетят в непосредственной близости. Также высота орбиты зависит от влияния Солнца, и других менее значительных факторов.
Существует специальная служба, которая следит за тем, чтобы высота полета МКС была наиболее безопасна и чтобы астронавтам ничего не угрожало.
Были случаи, когда из-за космического мусора приходилось менять траекторию, поэтому ее высота также зависит еще от неподвластных нам факторов. Траектория хорошо видна на графиках, заметно как станция пересекает моря и континенты, пролетая у нас буквально над головой.
Скорость движения по орбите
Космические корабли серии СОЮЗ на фоне Земли, снято с длительной выдержкой
Если вы узнаете с какой скоростью летит МКС, то вы ужаснетесь, это поистине гигантские цифры для Земли. Ее скорость на орбите составляет 27700 км/ч. Если быть точным, то скорость более чем в 100 раз больше, чем у стандартного серийного автомобиля. На один оборот у нее уходит 92 минуты. У космонавтов за 24 часа наступает 16 рассветов и закатов. Положение в реальном времени отслеживается специалистами из ЦУПа и центра управления полетами в Хьюстоне. Если вы смотрите трансляцию, то учтите, что космическая станция МКС периодически залетает в тень нашей планеты, поэтому возможны перебои с картинкой.
Статистика и интересные факты
Если брать первые 10 лет работы станции, то в общей сложности ее посетило около 200 человек в составе 28 экспедиций, этот показатель является абсолютным рекордом для космических станций (на нашей станции «Мир», до этого побывало “всего” 104 человека). Помимо рекордов пребывания, станция стала первым успешным примером коммерциализации космических полетов. Российское космическое агентство Роскосмос вместе с американской компанией Space Adventures впервые доставило на орбиту космических туристов.
Всего в космосе побывало 8 туристов, для которых каждый полет обошелся от 20 до 30 миллионов долларов, что в общем-то не так уж и дорого.
По самым скромным подсчетам, количество человек, которые могут отправится в настоящее космическое путешествие исчисляется тысячами.
В будущем, при массовых запусках, стоимость полета уменьшится, а количество желающих увеличится. Уже в 2014 году, частные компании предлагают достойную альтернативу таким полетам – суборбитальный челнок, полет на котором будет стоить значительно дешевле, требования к туристам не такие жесткие, а стоимость более доступная. С высоты суборбитального полета (порядка 100-140 км), наша планета предстанет перед будущими путешественниками поразительным космическим чудом.
Прямая трансляция это одно из немногих интерактивных астрономических событий которые мы видим не в записи, что весьма удобно. Помните, что онлайн станция доступна не всегда, возможны технические перерывы при пролете теневой зоны. Смотреть видео с МКС лучше всего с камеры которая направлена на Землю, когда еще представится такая возможность посмотреть нашу планету с орбиты.
Земля с орбиты выглядит поистине потрясающе, видны не только континенты, моря, и города. Также вашему вниманию представлены полярные сияния и огромные ураганы, которые из космоса выглядят поистине фантастично.
Чтобы вы имели хоть какое-то представление о том, как выглядит Земля с МКС посмотрите видео ниже.
Данный ролик показывает вид Земли из космоса и создан из снимков астронавтов, сделанных методом интервальной съемки. Очень качественное видео, смотрите только в качестве 720p и со звуком. Один из лучших роликов, смонтированный из снимков с орбиты.
Вебкамера в реальном времени показывает не только что за обшивкой, мы также можем наблюдать астронавтов за работой, например за разгрузкой СОЮЗов или их пристыковкой. Прямая трансляция иногда может прерываться когда канал перегружен или есть проблемы с передачей сигнала, например, в зонах ретрансляции. Поэтому если трансляция невозможна, то на экране показывается статичная заставка NASA или «синий экран».
Станция в лунном свете, видны корабли СОЮЗ на фоне созвездия Ориона и полярных сияний
Тем не менее, ловите момент чтобы посмотреть на вид с МКС онлайн. Когда экипаж отдыхает, пользователи глобальной сети интернет могут наблюдать как идет с МКС онлайн трансляция звездного неба глазами космонавтов — с высоты в 420 км над планетой.
Расписание работы экипажа
Чтобы рассчитать, когда космонавты спят или бодрствуют, необходимо помнить, что в космосе используется универсальное координированное время (UTC), которое зимой отстает от московского времени на три часа, а летом — на четыре и соответственно камера на МКС показывает это же время.
На сон астронавтам (или космонавтам, в зависимости от экипажа) отводится восемь с половиной часов. Подъем обычно начинается в 6.00, а отбой в 21.30. Существуют обязательные утренние доклады на Землю, которые начинаются примерно в 7.30 — 7.50 (это на американском сегменте), в 7.50 — 8.00 (на российском), а вечером с 18.30 до 19.00. Доклады астронавтов можно услышать, если в данный момент веб камера транслирует именно этот канал связи. Иногда можно услышать, как идет трансляция на русском.
Помните, что вы слушаете и смотрите служебный канал NASA, который изначально предназначался только для специалистов. Все изменилось в канун 10-тилетнего юбилея станции, и на МКС камера онлайн стала публичной. И, до сих пор, международная космическая станция онлайн.
Стыковка с космическими кораблями
Самые захватывающие моменты, которые транслирует web камера происходят, когда стыкуются наши «Союзы», «Прогрессы», японские и европейские грузовые космические корабли, а кроме этого происходит выход в открытый космос космонавтов и астронавтов.
Маленькая неприятность заключается в том, что загруженность канала в этот момент огромна, с МКС видео смотрят сотни и тысячи человек, нагрузка на канал увеличивается, и прямой эфир может идти с перебоями. Это зрелище, иногда, бывает поистине фантастически захватывающим!
Полет над поверхностью планеты
Кстати, если учитывать регионы пролета, а также интервалы нахождения станции в участках тени или света, мы можем сами планировать просмотр трансляции по графической схеме вверху этой страницы.
Но если вы можете уделить просмотрам только определенное время, помните, что вебкамера онлайн все время, так что вы всегда можете насладиться космическими пейзажами. Однако, смотреть ее лучше во время работы космонавтов или пристыковки корабля.
Происшествия, случившиеся за время работы
Несмотря на все меры предосторожности на станции, и с кораблями которые ее обслуживали, случались неприятные ситуации, из наиболее серьезных происшествий можно назвать катастрофу шаттла Коламбия, произошедшую 1 февраля 2003 года. Несмотря на то, что шаттл не производил стыковку со станцией, и проводил свою самостоятельную миссию, эта трагедия привела к тому, что все последующие полеты космических челноков были запрещены, и этот запрет был снят только в июле 2005 года. Из-за этого сроки завершения строительства увеличились, так как на станцию смогли летать только российские корабли «Союз» и «Прогресс», которые и стали единственным средством доставки людей и различных грузов на орбиту.
Также, в 2006 году, в российском сегменте произошло небольшое задымление, произошел отказ в работе компьютеров в 2001 году и два раза в 2007 году. Осень 2007 года для экипажа выдалась наиболее хлопотной, т.к. пришлось заниматься починкой солнечной батареи, которая сломалась при установке.
Международная космическая станция (фото получены астро-любителями)
Используя данные на этой странице, узнать где сейчас МКС, не составляет труда. Станция с Земли выглядит довольно ярко, так что ее можно наблюдать невооруженным глазом как звезду, которая движется, и довольно быстро, с запада на восток.
Станция снята на длинной выдержке
Некоторые любители астрономии умудряются даже получить фото МКС с Земли.
Выглядят эти снимки довольно качественно, на них можно даже рассмотреть пристыкованные корабли, а если осуществляется выход космонавтов в открытый космос, то и их фигурки.
Если вы собрались наблюдать ее в телескоп, то помните, что она движется довольно быстро, и лучше если у вас будет система наведения go-to, которая позволяет вести объект не упуская его из виду.
Где сейчас пролетает станция видно на графике выше
Если вы не знаете, как увидеть ее с Земли или у вас нет телескопа, выход это видео трансляция бесплатно и круглосуточно!
Информация предоставлена Европейским космическим агентством
По этой интерактивной схеме можно рассчитывать наблюдение пролета станции. Если погода соблаговолит и нет облаков, то Вы сможете сами увидеть обворожительное скольжение, станция которая является вершиной прогресса нашей цивилизации.
Нужно только помнить, что угол наклонения орбиты станции составляет примерно 51 градус, она пролетает над такими городами как Воронеж, Саратов, Курск, Оренбург, Астана, Комсомольска-на-Амуре). Чем севернее вы живете от этой линии, тем условия для того, чтобы увидеть ее своими глазами будут хуже или вообще станут не возможны. Фактически вы сможете ее увидеть только над горизонтом в южной части небосклона.
Если брать широту Москвы, то самое лучшее время для ее наблюдения — траектория, которая будет чуть выше 40 градусов над горизонтом, это после захода и перед восходом Солнца.
Освоение космоса уже давно стало вполне обыденным делом для человечества. Но полеты на околоземную орбиту и к иным звездам немыслимы без устройств, позволяющих преодолевать земное притяжение – ракет. Многие ли из нас знают: как устроен и функционирует ракета-носитель, откуда происходит запуск и какова её скорость, позволяющая преодолеть притяжение планеты и в безвоздушном пространстве. Давайте подробнее разберемся в этих вопросах.
Устройство
Чтобы уяснить как работает ракета-носитель следует разобраться в её устройстве. Начнем описание узлов сверху к его нижней части.
САС
Аппарат, выводящий на орбиту спутник или грузовой отсек всегда отличает от носителя, который предназначен для транспортировки экипажа его конфигурация. У последнего в самом верху расположена специальная система аварийного спасения, служащая для эвакуации отсека с космонавтов при поломке ракета-носителя. Эта нестандартной формы башенка, размещенная на самом верху, является миниатюрной ракетой, позволяющей "вытянуть” капсулу с людьми вверх при экстраординарных обстоятельствах и сместить её на безопасное расстояние от точки аварии. Это актуально в начальной стадии полета, где ещё есть возможность провести парашютный спуск капсулы. В безвоздушном пространстве роль САС становиться не столь важна. В околоземном пространстве спасти космонавтов позволит функция, дающая возможность отделить от ракета-носителя спускаемый аппарат.
Грузовой отсек
Ниже САС расположен отсек, несущий полезную нагрузку: пилотируемый аппарат, спутник, грузовой отсек. Исходя от типа и класса ракета-носителя, масса выводимого на орбиту груза, может колебаться от 1,95 до 22,4 тонн. Весь транспортируемый кораблем груз защищен головным обтекателем, который сбрасывается после прохождения атмосферных слоёв.
Маршевый двигатель
Далекие от космоса люди думают, что если ракета оказалась в безвоздушном пространстве, на высоте ста километров, где начинается невесомость, то на этом её миссия окончена. На самом деле в зависимости от задачи, целевая орбита, выводимого в космос груза может находиться значительно дальше. Например, телекоммуникационные спутники необходимо транспортировать на орбиту, находящуюся на высоте более 35 тысяч километров. Чтобы достичь необходимого удаления и нужен маршевый двигатель, или как его по-другому называют – разгонный блок. Для выхода на запланированную межпланетную или отлетную траекторию следует не один раз менять скоростной режим полета, осуществляя определенные действия, поэтому этот двигатель должен неоднократно запускаться и выключаться, в этом его несходство с прочими аналогичными узлами ракеты.
Многоступенчатость
У ракета-носителя лишь малую долю его массы занимает транспортируемая полезная нагрузка, всё остальное – двигатели и топливные баки, которые расположены в разных ступенях аппарата. Конструктивной особенностью этих узлов является возможность их отделения после выработки топлива. После чего они сгорают в атмосфере, не достигая земли. Правда, как гласит новостной портал reactor.space , в последние годы была разработана технология, позволяющая возвращать в отведенную для этого точку отделившиеся ступеням невредимыми и вновь запускать их в космос. В ракетостроении при создании многоступенчатых кораблей используется две схемы:
- Первая – продольная, позволяет размещать вокруг корпуса несколько одинаковых двигателей с топливом, одновременно включающихся и синхронно сбрасывающихся после использования.
- Вторая – поперечная, дает возможность располагать ступени по возрастающей одну выше другой. В этом случае их включение происходит исключительно после сброса нижней, отработанной ступени.
Но часто конструкторы отдают предпочтение сочетанию поперечно-продольной схеме. Ступеней у ракеты может быть много, но увеличение их числа рационально до определенного предела. Их рост влечет за собой увеличение массы двигателей и переходников, работающих только на определенной стадии полета. Поэтому современные ракета-носители не комплектуются более чем четырьмя ступенями. В основном топливные баки ступеней состоят из резервуаров, в которых закачивается разные компоненты: окислитель (жидкий кислород, тетроксид азота) и горючее (жидкий водород, гептил). Только при их взаимодействии можно разогнать ракету до нужной скорости.
С какой скоростью летит ракета в космосе
В зависимости от задач, которые должен выполнить ракета-носитель ее скорость может разнится, подразделяясь на четыре величины:
- Первая космическая. Она позволяет подняться на орбиту где она становиться спутником Земли. Если перевести на привычные значения, она равняется 8 км/с.
- Вторая космическая. Скорость в 11,2 км/с. дает возможность преодолеть кораблю земное притяжение для исследований планет нашей солнечной системы.
- Третья космическая. Придерживаясь скорости 16,650 км/с. можно преодолеть тяготение солнечной системы и покинуть её пределы.
- Четвертая космическая. Развив скорость 550 км/с. ракета способна улететь за пределы галактики.
Но как бы ни были велики скорости космических аппаратов, для межпланетных путешествий они слишком малы. При таких значениях до ближайшей звезды придется добираться 18 000 лет.
Как называется место откуда запускают в космос ракеты
Для успешного покорения космоса необходимы специальные стартовые площадки, откуда можно запускать ракеты в космическое пространство. В повседневном обиходе их называют космодромами. Но это простое название включает в себя целый комплекс строений, занимающий огромные территории: стартовый стол, помещения для конечного испытания и сборки ракеты, здания сопутствующих служб. Всё это расположено в отдалении друг от друга, чтобы при аварии не пострадали другие сооружения космодрома.
Заключение
Чем более совершенствуются космические технологии, тем более сложным становится строение и работа ракеты. Может через несколько лет, будут созданы новые аппараты, для преодоления притяжения Земли. И следующая статья будет посвящена принципам работы более совершенной ракеты.
Солнечная система уже давно не представляет особого интереса для фантастов. Но, что удивительно, и у некоторых ученых наши «родные» планеты не вызывают особого вдохновения, хотя они еще практически не исследованы.
Едва прорубив окно в космос, человечество рвется в неведомые дали, причем уже не только в мечтах, как раньше.
Еще Сергей Королев обещал в скором времени полеты в космос «по профсоюзной путевке», но этой фразе уже полвека, а космическая одиссея по-прежнему удел избранных - слишком дорогое удовольствие. Однако же два года назад HACA запустило грандиозный проект 100 Year Starship,
который предполагает поэтапное и многолетнее создание научного и технического фундамента для космических полетов.
Эта беспрецедентная программа должна привлечь ученых, инженеров и энтузиастов со всего мира. Если все увенчается успехом, уже через 100 лет человечество будет способно построить межзвездный корабль, а по Солнечной системе мы будем перемещаться, как на трамваях.
Так какие же проблемы нужно решить, чтобы звездные полеты стали реальностью?
ВРЕМЯ И СКОРОСТЬ ОТНОСИТЕЛЬНЫ
Звездоплавание автоматических аппаратов кажется некоторым ученым почти решенной задачей, как это ни странно. И это при том, что совершенно нет никакого смысла запускать автоматы к звездам с нынешними черепашьими скоростями (примерно 17 км/с) и прочим примитивным (для таких неведомых дорог) оснащением.
Сейчас за пределы Солнечной системы ушли американские космические аппараты «Пионер-10» и «Вояджер-1», связи с ними уже нет. «Пионер-10» движется в сторону звезды Альдебаран. Если с ним ничего не случится, он достигнет окрестностей этой звезды... через 2 миллиона лет. Точно так же ползут по просторам Вселенной и другие аппараты.
Итак, независимо от того, обитаем корабль или нет, для полета к звездам ему нужна высокая скорость, близкая к скорости света. Впрочем, это поможет решить проблему полета только к самым близким звездам.
«Даже если бы мы умудрились построить звездный корабль, который сможет летать со скоростью, близкой к скорости света, - писал К. Феоктистов, - время путешествий только по нашей Галактике будет исчисляться тысячелетиями и десятками тысячелетий, так как диаметр ее составляет около 100 000 световых лет. Но на Земле-то за это время пройдет намного больше».
Согласно теории относительности, ход времени в двух движущихся одна относительно другой системах различен. Так как на больших расстояниях корабль успеет развить скорость очень близкую к скорости света, разница во времени на Земле и на корабле будет особенно велика.
Предполагается, что первой целью межзвездных полетов станет альфа Центавра (система из трех звезд) - наиболее близкая к нам. Со скоростью света туда можно долететь за 4,5 года, на Земле за это время пройдет лет десять. Но чем больше расстояние, тем сильней разница во времени.
Помните знаменитую «Туманность Андромеды» Ивана Ефремова? Там полет измеряется годами, причем земными. Красивая сказка, ничего не скажешь. Однако эта вожделенная туманность (точнее, галактика Андромеды) находится от нас на расстоянии 2,5 миллиона световых лет.
По некоторым расчетам, путешествие займет у космонавтов более 60 лет (по звездолетным часам), но на Земле-то пройдет целая эра. Как встретят космических «неадертальцев» их далекие потомки? Да и будет ли жива Земля вообще? То есть возвращение в принципе бессмысленно. Впрочем, как и сам полет: надо помнить, что мы видим галактику туманность Андромеды такой, какой она была 2,5 млн лет назад - столько идет до нас ее свет. Какой смысл лететь к неизвестной цели, которой, может, уже давно и не существует, во всяком случае, в прежнем виде и на старом месте?
Значит, даже полеты со скоростью света обоснованны только до относительно близких звезд. Однако аппараты, летящие со скоростью света, живут пока лишь в теории, которая напоминает фантастику, правда, научную.
КОРАБЛЬ РАЗМЕРОМ С ПЛАНЕТУ
Естественно, в первую очередь ученым пришла мысль использовать в двигателе корабля наиболее эффективную термоядерную реакцию - как уже частично освоенную (в военных целях). Однако для путешествия в оба конца со скоростью, близкой к световой, даже при идеальной конструкции системы, требуется отношение начальной массы к конечной не менее чем 10 в тридцатой степени. То есть звездолет будет походить на огромный состав с топливом величиной с маленькую планету. Запустить такую махину в космос с Земли невозможно. Да и собрать на орбите - тоже, недаром ученые не обсуждают этот вариант.
Весьма популярна идея фотонного двигателя, использующего принцип аннигиляции материи.
Аннигиляция - это превращение частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных. Наиболее изучена аннигиляция электрона и позитрона, порождающая фотоны, энергия которых и будет двигать звездолет. Расчеты американских физиков Ронана Кина и Вей-мин Чжана показывают, что на основе современных технологий возможно создание аннигиляционного двигателя, способного разогнать космический корабль до 70% от скорости света.
Однако дальше начинаются сплошные проблемы. К сожалению, применить антивещество в качестве ракетного топлива очень непросто. Во время аннигиляции происходят вспышки мощнейшего гамма-излучения, губительного для космонавтов. Кроме того, контакт позитронного топлива с кораблем чреват фатальным взрывом. Наконец, пока еще нет технологий для получения достаточного количества антивещества и его длительного хранения: например, атом антиводорода «живет» сейчас менее 20 минут, а производство миллиграмма позитронов обходится в 25 миллионов долларов.
Но, предположим, со временем эти проблемы удастся разрешить. Однако топлива все равно понадобится очень-очень много, и стартовая масса фотонного звездолета будет сравнима с массой Луны (по оценке Константина Феоктистова).
ПОРВАЛИ ПАРУС!
Наиболее популярным и реалистичным звездолетом на сегодняшний день считается солнечный парусник, идея которого принадлежит советскому ученому Фридриху Цандеру.
Солнечный (световой, фотонный) парус - это приспособление, использующее давление солнечного света или лазера на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата.
В 1985 году американским физиком Робертом Форвардом была предложена конструкция межзвездного зонда, разгоняемого энергией микроволнового излучения. Проектом предусматривалось, что зонд достигнет ближайших звезд за 21 год.
На XXXVI Международном астрономическом конгрессе был предложен проект лазерного звездолета, движение которого обеспечивается энергией лазеров оптического диапазона, расположенных на орбите вокруг Меркурия. По расчетам, путь звездолета этой конструкции до звезды эпсилон Эридана (10,8 световых лет) и обратно занял бы 51 год.
«Маловероятно, что по данным, полученным в путешествиях по нашей Солнечной системе, мы сможем существенно продвинуться вперед в понимании мира, в котором мы живем. Естественно, мысль обращается к звездам. Ведь раньше подразумевалось, что полеты около Земли, полеты к другим планетам нашей Солнечной системы не являются конечной целью. Проложить дорогу к звездам представлялось главной задачей».Эти слова принадлежат не фантасту, а конструктору космических кораблей и космонавту Константину Феоктистову. По мнению ученого, ничего особо нового в Солнечной системе уже не обнаружится. И это при том, что человек пока долетел только до Луны...
Однако за пределами Солнечной системы давление солнечного света приблизится к нулю. Поэтому существует проект разгона солнечного парусника лазерными установками с какого-нибудь астероида.
Все это пока теория, однако первые шаги уже делаются.
В 1993 году на российском корабле «Прогресс М-15» в рамках роекта «Знамя-2» был впервые развернут солнечный парус 20-метровой ширины. При стыковке «Прогресса» со станцией «Мир» ее экипаж установил на борту «Прогресса» агрегат развертывания отражателя. В итоге отражатель создал яркое пятно 5 км в ширину, которое прошло через Европу в Россию со скоростью 8 км/с. Пятно света имело светимость, примерно эквивалентную полной Луне.
Итак, преимущество солнечного парусника - отсутствие топлива на борту, недостатки - уязвимость конструкции паруса: по сути, это тонкая фольга, натянутая на каркас. Где гарантия, что по дороге парус не получит пробоин от космических частиц?
Парусный вариант может подойти для запуска автоматических зондов, станций и грузовых кораблей, но непригоден для пилотируемых полетов с возвратом. Существуют и другие проекты звездолетов, однако они, так или иначе, напоминают вышеперечисленные (с такими же масштабными проблемами).
СЮРПРИЗЫ В МЕЖЗВЕЗДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Думается, путешественников во Вселенной поджидает множество сюрпризов. К примеру, едва высунувшись за пределы Солнечной системы, американский аппарат «Пионер-10» начал испытывать силу неизвестного происхождения, вызывающую слабое торможение. Высказывалось много предположений, вплоть до о неизвестных пока эффектах инерции или даже времени. Однозначного объяснения этому феномену до сих пор нет, рассматриваются самые различные гипотезы: от простых технических (например, реактивная сила от утечки газа в аппарате) до введения новых физических законов.
Другой аппарат, «Вояд-жер-1», зафиксировал на границе Солнечной системы область с сильным магнитным полем. В нем давление заряженных частиц со стороны межзвездного пространства заставляет поле, создаваемое Солнцем, уплотняться. Также аппарат зарегистрировал:
- рост количества высокоэнергетических электронов (примерно в 100 раз), которые проникают в Солнечную систему из межзвездного пространства;
- резкий рост уровня галактических космических лучей - высокоэнергетических заряженных частиц межзвездного происхождения.
Пространство между звездами не пустое. Везде есть остатки газа, пыли, частицы. При попытке движения со скоростью, близкой к скорости света, каждый столкнувшийся с кораблем атом будет подобен частице космических лучей большой энергии. Уровень жесткой радиации при такой бомбардировке недопустимо повысится даже при полетах к ближайшим звездам.
А механическое воздействие частиц при таких скоростях уподобится разрывным пулям. По некоторым расчетам, каждый сантиметр защитного экрана звездолета будет непрерывно обстреливаться с частотой 12 выстрелов в минуту. Ясно, что никакой экран не выдержит такого воздействия на протяжении нескольких лет полета. Или должен будет иметь неприемлемую толщину (десятки и сотни метров) и массу (сотни тысяч тонн).
Собственно, тогда звездолет будет состоять в основном из этого экрана и топлива, которого потребуется несколько миллионов тонн. В силу этих обстоятельств полеты на таких скоростях невозможны, тем паче, что по дороге можно нарваться не только на пыль, но и на что-то покрупнее, или попасть в ловушку неизвестного гравитационного поля. И тогда гибель опять-таки неминуема. Таким образом, если и удастся разогнать звездолет до субсветовой скорости, то до конечной цели он не долетит - слишком много препятствий встретится ему на пути. Поэтому межзвездные перелеты могут осуществляться лишь с существенно меньшими скоростями. Но тогда фактор времени делает эти полеты бессмысленными.
Получается, что решить проблему транспортировки материальных тел на галактические расстояния со скоростями, близкими к скорости света, нельзя. Бессмысленно ломиться через пространство и время с помощью механической конструкции.
КРОТОВАЯ НОРА
Фантасты, стараясь побороть неумолимое время, сочинили, как «прогрызать дырки» в пространстве (и времени) и «сворачивать» его. Придумали разнообразные гиперпространственные скачки от одной точки пространства до другой, минуя промежуточные области. Теперь к фантастам присоединились ученые.
Физики принялись искать экстремальные состояния материи и экзотические лазейки во Вселенной, где можно передвигаться со сверхсветовой скоростью вопреки теории относительности Эйнштейна.
Так появилась идея кротовой норы. Эта нора осуществляет смычку двух частей Вселенной подобно прорубленному тоннелю, соединяющему два города, разделенные высокой горой. К сожалению, кротовые норы возможны только в абсолютном вакууме. В нашей Вселенной эти норки крайне неустойчивы: они попросту могут сколлапсировать до того, как туда попадет космический корабль.
Однако для создания стабильных кротовых нор можно использовать эффект, открытый голландцем Хендриком Казимиром. Он заключается во взаимном притяжении проводящих незаряженных тел под действием квантовых колебаний в вакууме. Оказывается, вакуум не совсем пуст, в нем происходят колебания гравитационного поля, в котором спонтанно возникают и исчезают частицы и микроскопические кротовые норы.
Остается только обнаружить одну из нор и растянуть ее, поместив между двумя сверхпроводящими шарами. Одно устье кротовой норы останется на Земле, другое космический корабль с околосветовой скоростью переместит к звезде - конечному объекту. То есть звездолет будет как бы пробивать тоннель. По достижении звездолетом пункта назначения кротовая нора откроется для реальных молниеносных межзвездных путешествий, продолжительность которых будет исчисляться минутами.
ПУЗЫРЬ ИСКРИВЛЕНИЯ
Сродни теории кротовых нор пузырь искривления. В 1994 году мексиканский физик Мигель Алькубьерре выполнил расчеты согласно уравнениям Эйнштейна и нашел теоретическую возможность волновой деформации пространственного континуума. При этом пространство будет сжиматься перед космическим кораблем и одновременно расширяться позади него. Звездолет как бы помещается в пузырь искривления, способный передвигаться с неограниченной скоростью. Гениальность идеи состоит в том, что космический корабль покоится в пузыре искривления, и законы теории относительности не нарушаются. Движется при этом сам пузырь искривления, локально искажающий пространство-время.
Несмотря на невозможность перемещаться быстрее света, ничто не препятствует перемещению пространства или распространению деформации пространства-времени быстрее света, что, как полагают, и происходило сразу после Большого взрыва при образовании Вселенной.
Все эти идей пока не укладываются в рамки современной науки, однако в 2012 году представители НАСА заявили о подготовке экспериментальной проверки теории доктора Алькубьерре. Как знать, может, и теория относительности Эйнштейна когда-нибудь станет частью новой глобальной теории. Ведь процесс познания бесконечен. А значит, однажды мы сможем прорваться чрез тернии к звездам.
Ирина ГРОМОВА
Орбита это, прежде всего, трасса полета МКС вокруг Земли. Чтобы МКС могла летать по строго заданной орбите, а не улетела в далекий космос или упала обратно на Землю пришлось учитывать ряд таких факторов как ее скорость, массу станции, возможности ракет носителей, кораблей доставки, возможности космодромов и конечно же экономические факторы.
Орбита МКС - это низкая околоземная орбита, которая находится в космическом пространстве над Землей, где атмосфера присутствует в крайне разряженном состоянии и плотность частиц мала до такой степени, чтобы не оказывать существенное сопротивление полету. Высота орбиты МКС это основное требование полета для станции, чтобы избавиться от воздействия влияния атмосферы Земли, особенно ее плотных слоев. Это район термосферы на высоте примерно 330-430 км
При расчете орбиты для МКС учитывали ряд факторов.
Первым и основным фактором является воздействие радиации на человека, которая выше 500 км значительно повышена и это может сказаться на здоровье космонавтов, так как их установленная допустимая доза на полгода составляет 0,5 зиверта и не должна превышать один зиверт в сумме за все полеты.
Вторым весомым аргументом при расчете орбиты являются корабли доставки экипажей и грузов для МКС. Например «Союзы» и «Прогрессы» были сертифицированы для полетов на высоту 460 км. Американские космические корабли доставки «Шатлы» не могли летать даже до 390 км. и поэтому раньше при их использовании орбита МКС тоже не выходила за эти пределы 330-350 км. После прекращения полетов Шатлов высоту орбиты стали поднимать, чтобы свести до минимума атмосферное влияние.
Учтены также и экономические параметры. Чем выше орбита, тем дальше лететь, тем больше топлива и значит меньше необходимого груза смогут доставить корабли на станцию, значит и летать придется чаще.
Рассматривают также необходимую высоту с точки зрения поставленных научных задач и экспериментов. Для решения заданных научных задач и проводимых исследований на сегодняшний день высоты до 420 км пока достаточно.
Немаловажное место занимает и проблема космического мусора, который попадая на орбиту МКС, несет самую серьезную опасность.
Как уже говорилось, космическая станция должна летать так чтобы и не упасть и не вылететь со своей орбиты, то есть двигаться с первой космической скоростью, тщательно рассчитанной.
Немаловажным фактором является и расчет наклона орбиты и точка запуска. Идеальным экономическим фактором является запуск с экватора по часовой стрелке, так как здесь дополнительным показателем скорости присутствует скорость вращения Земли. Следующим сравнительно экономически дешевым показателем является запуск с наклоном равным широте, так как потребуется меньше топлива для маневров при запуске, учитывается и политический вопрос. Например, несмотря на то, что космодром Байконур расположен на широте 46 градусов, орбита МКС находится под углом 51,66. Ступени ракет при запуске на орбиту в 46 градусов могли бы упасть на территорию Китая или Монголии что обычно приводит к затратным конфликтам. При выборе космодрома для запуска МКС на орбиту международное сообщество решило использовать космодром Байконур, по причине наиболее подходящей стартовой площадки и траектория полета при таком запуске охватывает большую часть континентов.
Важным параметром космической орбиты является и масса летящего по ней объекта. Но масса МКС часто меняется из-за обновления ее новыми модулями и посещения ее кораблями доставки и поэтому ее спроектировали очень мобильной и с возможностью варьирования как по высоте, так и по направлениям с вариантами поворотов и маневрирования.
Высоту станции меняют по несколько раз в год, в основном для создания баллистических условий для стыковки посещаемых ее кораблей. Кроме изменения массы станции, происходит изменение скорости станции из-за трения с остатками атмосферы. Вследствие этого центрам управления полетом приходится корректировать орбиту МКС до необходимой скорости и высоты. Корректировка происходит при помощи включения двигателе кораблей доставки и реже включением двигателей основного базового служебного модуля «Звезда», на которых имеются ускорители. В нужный момент, при дополнительном включении двигателей скорость полета станции наращивается до расчетной. Изменение высоты орбиты рассчитывается в Центрах управления полетом и проводится в автоматическом режиме без участия космонавтов.
Но особенно необходима маневренность МКС при возможной встрече космическим мусором. На космических скоростях даже маленький его кусочек может оказаться смертельно опасным как для самой станции, так и для ее экипажа. Опуская данные о щитах защиты от мелкого мусора на станции, коротко расскажем о проведении маневров МКС для уклонения от столкновения с мусором и изменению орбиты. Для этого вдоль трассы полета МКС создана зона-коридор с размерами на 2 км выше и плюс 2км ниже нее, а также на 25 км в длину и25 км в ширину и ведется постоянное наблюдение, чтобы в эту зону не попадал космический мусор. Это так называемая защитная зона для МКС. Чистота этой зоны рассчитывается заранее. У Стратегического командования вооруженных сил США USSTRATCOM на авиабазе Ванденберг имеется каталог космического мусора. Специалисты постоянно сравнивают перемещение движения мусора с движение по орбите МКС и следят, чтобы их пути не дай бог не пересеклись. Точнее они рассчитывают вероятность столкновения какого-то куска мусора в зоне полета МКС. Если столкновение возможно хотя бы с вероятностью 1/100000 или 1/10 000, то заранее за 28,5 часов об этом сообщается НАСА (Хьюстон Космический Центр имени Линдона Джонсона) в управление полетом МКС руководству по операциям с траекторией МКС Trajectory Operation Officer (сокращено ТОРО). Здесь в TORO за мониторами следят за месторасположением станции во времени, за космическими кораблями, идущими к ней на стыковку и за то, чтобы станция находилась в безопасности. Получив сообщение о возможном столкновении и координаты, ТОРО передает его Российскому центру управления полетами имени Королева, где баллистики готовят план возможного варианта маневров по исключению столкновения. Это план с новой трассой полета с координатами и точными последовательными действиями маневра по уклоненью от возможного столкновения с космическим мусором. Составленная новая орбита повторно проверяется на предмет не возникнут ли на новом пути опять какие то столкновения и при положительном ответе запускается в работу. Перевод на новую орбиту проводится с Центров управления полетами с Земли в компьютерном режиме автоматически без участия космонавтов и астронавтов.
Для этого у станции в центре масс модуля «Звезда» установлено 4 американских гиродина (СМG) Control Moment Gyroscope, размерами около метра и весом около300кг каждый. Это вращающиеся инерционные устройства, позволяющие станции правильно ориентироваться с высокой точностью. Работают они согласованно с российскими двигателями ориентации. В дополнение к этому российские и американские корабли доставки укомплектованы ускорителями которые при необходимости можно также использовать для перемещения и поворотов станции.
На случай если космический обломок будет обнаружен меньше чем за 28,5 часов и времени для расчетов и согласования новой орбиты на остается, то МКС дается возможность ухода от столкновения по заранее составленному стандартному автоматическому маневру выхода на новую орбиту называемого PDAM (Predetermined Debris Avoidance Maneuver). Если даже этот маневр будет опасен, то есть может вывести на новую опасную орбиту, то экипаж садится в заранее, всегда готовый и пристыкованный к станции космический корабль «Союз» и в полнейшей готовности к эвакуации ждет столкновения. В случае необходимости экипаж мгновенно эвакуируется. За всю историю полетов МКС было 3 таких случая, но они все слава богу закончились хорошо, без необходимости космонавтам эвакуироваться или как говорится не попали в один случай из 10000. От принципа «береженого бог бережет», здесь как никогда отступать нельзя.
Как мы уже знаем МКС представляет собой самый дорогостоящий (более 150 млрдов долларов) космический проект нашей цивилизации и является научным стартом к дальним космическим полетам, на МКС постоянно живут и работаю люди. Безопасность станции и находящиеся на ней люди стоят гораздо выше затраченных денег. В этом плане на первом месте стоит правильно рассчитанная орбита МКС, постоянное наблюдение за ее чистотой и умение МКС быстро и точно уклоняться и маневрировать в случаях необходимости.