К звездам (2019) скачать бесплатно

Второй спутник, со злополучной Лайкой на борту, весил уже полтонны, но не имел многих систем, характерных для автономных спутников, и не отделялся от второй ступени ракеты, составляя с ней единое целое.

Второй спутник, названный "Спутник-3" по газетным сообщениям, должен был стать первой полноценной научной станцией.

Третий спутник Д-1, названный в газетных сообщениях "Спутник-3", должен был стать первой полноценной научной станцией в космосе; его научные и измерительные приборы имели почти тонну массы, а сам спутник достигал килограмма.

Запуск потребовал серьезной модернизации ракеты-носителя, получившей новый код 8А Сначала ракета и ее системы работали нормально. Но в магистрали окислителя центрального блока возникли продольные колебания, которые усиливались при увеличении перегрузки полета.

Это привело к колебаниям давления жидкого кислорода на входе в двигатель и пульсации тяги его двигателя. Из-за возникающей переменной тяги двигателя центрального блока резонансные колебания мощности боковых блоков ракеты начались на 88-й секунде полета и стали быстро нарастать.

Около восьми секунд спустя, на 96-й секунде полета, боковые блоки отделились от центрального блока, и ракета разрушилась в воздухе. Остатки ракеты упали в пределах полигона, примерно в ста километрах от места запуска. Спутник сразу же отделился от ракеты и упал отдельно, что позволило ему уцелеть, лишь слегка сплющившись при ударе о земную поверхность. Так развивалась и произошла первая космическая авария.

Расследование аварии позволило спутнику развиваться.

В конечном итоге расследование позволило успешно запустить Спутник-3 в качестве запасного варианта 15 мая. Нижняя часть верхней фотографии второй ступени и нижняя фотография третьей ступени ракеты-носителя "Сатурн-V". Поверхность ступеней покрыта многочисленными системами и подсистемами электропитания, пневматическими и гидравлическими линиями различного давления, распределительными узлами, газовыми баками, топливными системами. Фото автора, Космический центр имени Кеннеди, Флорида, США. Ракета-носитель вмещает огромное количество различных систем и подсистем, как основных, так и вспомогательных, которые выполняют множество задач и бортовых функций.

Сюда входят всевозможные гидравлические и пневматические системы; обширная бортовая электрическая сеть с линиями и цепями питания, распределителями и источниками энергии; различные пироболты и пироклапаны с линиями управления для их активации; линии связи со ступенями.

Важные системы дублируются, делаются резервные линии и узлы; наиболее важные из них испытываются. Управляемый полет Полет ракеты требует непрерывного контроля. Его осуществляет система управления полетом. Гироскопические датчики измеряют вращение ракеты вокруг трех осей и вычисляют текущую ориентацию в пространстве. Акселерометры точно измеряют ускорения по трем пространственным координатам. Интегрирование ускорений дает текущую скорость и полную скорость центра масс ракеты, ее величину и направление.

Двойное интегрирование ускорений дает координаты положения ракеты в пространстве относительно точки запуска - расстояние по прямой в пространстве или ортодромическое расстояние вдоль поверхности Земли, высоту и боковое смещение. Так работает инерциальная система наведения; она может быть дополнена астронавигацией, радионавигацией, GPS и другими навигационными каналами.

Блоки управления непрерывно сравнивают положение и скорость ракеты с запрограммированными значениями, установленными на данном этапе полета. Когда отклонения ракеты от расчетной траектории приближаются к предельным, система управления полетом вырабатывает управляющие команды на рабочие органы - главные или управляющие двигатели.

Они изменяют свой режим работы на расчетную величину или отклоняются на подвижных подвесках. Возникает корректирующее движение ракеты, возвращающее ее ближе к расчетной траектории и регулирующее ее скорость. Ракета "ходит" по расчетной траектории внутри пространственной трубы, поверхность которой образована границами допустимых отклонений, и не выходит за их пределы благодаря системе управления полетом.

Алгоритмы управления оптимизируют движение ракеты-носителя, уменьшая количество подходов к границам отклонений и частоту корректирующих движений. Запуск ракеты-носителя "Союз-2". Заметное уменьшение угла тангажа - наклона ракеты к плоскости текущего горизонта. Фото: Роскосмос. Система управления полетом постепенно наклоняет ракету, наклоняя ее к горизонту и отрабатывая программу изменения угла тангажа - наклона главной, продольной оси ракеты к плоскости текущего горизонта.

По мере увеличения высоты и расстояния до взлета ракеты ее скорость становится все более горизонтальной. Когда ракета достигает заданной скорости, система управления полетом выключает двигатель последней ступени и отделяет полезную нагрузку в свободный полет. Иногда это происходит после второго включения и перехода на другую орбиту. Конструкции ракет-носителей и схемы полета развиваются и эволюционируют. Из стандартных схем выделяется Falcon 9, двухступенчатая тяжелая ракета американской компании SpaseX.

Его первая ступень с девятью двигателями была сделана возвращаемой и многоразовой, и сегодня ее повторное использование достигло шести раз. На высоте 60 километров ступени отделяются, оставляя первую ступень с запасом топлива для посадки. По инерции набрав высоту до километров, ступень начинает управляемый спуск.

В верхней части ступени остается запас топлива для посадки.

В верхней части спуска работают двигатели управления ориентацией, а на атмосферном участке в верхней части ступени открываются решетчатые аэродинамические рули.

Скорость спуска гасится.

Скорость гасится несколькими включениями трех из девяти основных двигателей. В результате управляемого спуска ступень меняет свою траекторию и приземляется на площадку рядом со стартовой площадкой или на посадочную баржу в океане, раскрывая три посадочные опоры перед касанием поверхности. Таким образом, повторно используются и корпус ступени, и девять из десяти двигателей - самые дорогие компоненты ракеты, десятый остается на второй ступени.

Таким образом, повторно используются и корпус ступени, и девять из десяти двигателей - самые дорогие компоненты ракеты остаются на второй ступени. <Две половинки многоразового обтекателя также возвращаются, спускаясь на управляемых парашютах в широкую сетку специального аппарата, который подхватывает их на лету. Возможность многократного использования первой ступени практикуется сегодня на других ракетах, как летающих, так и проектируемых.

Сегодня первая ступень многократно используется на других ракетах, как летающих, так и проектируемых.

Такие схемы полета требуют отдельных, запатентованных систем управления полетом для возвращаемых элементов ракеты, переходящих в управляемый полет после работы на основном участке. Первая ступень, совершающая заданную посадку, должна иметь полную систему управления полетом после отделения второй ступени - как собственную бортовую измерительную систему, так и блок выработки команд, а также исполнительный механизм.

То же самое относится к первой ступени, совершающей заданную посадку, чтобы иметь полную систему управления полетом после отделения второй ступени - как собственную бортовую измерительную систему и блок выработки команд, так и исполнительный механизм.

То же самое относится и к возвращаемым половинкам обтекателя, поскольку они приводят в действие средства возврата в виде скользящих парашютов, и благодаря их управлению прибывают в назначенные точки посадки. По сути, ракета-носитель многоразового использования формата Falcon-9 в полете разделяется на ряд независимых летательных аппаратов, выполняющих собственные автономные управляемые полеты после основной операции запуска, с задачей приземления в установленном порядке в заданных точках посадки.

Такова новая архитектура системы управления полетом ракеты-носителя, и сегодня она уверенно работает в практических запусках, получая все большее распространение в пусковой технике. Информация течет в ракете не только в системе управления полетом. На борту имеется множество датчиков, которые измеряют самые разные величины.

Давление и температура во всех камерах сгорания, давление в магистралях горючего и окислителя, частоты и амплитуды колебаний в различных частях ракеты, перегрузки и локальные ускорения, всевозможные температуры, давления и скорости потока, электрические напряжения и токи, положения различных переключателей и клапанов, обороты турбин, а также сотни и тысячи других параметров.

Эти измерения необходимы для контроля состояния ракеты и многих бортовых процессов. Пока ракета находится на старте, данные передаются по кабельной мачте, расположенной рядом с ней.

Это и есть кабельная телеметрия - измерение и передача данных со стороны ракеты по кабелям. В полете информация передается по радиоканалам - это радиотелеметрия. Ракетное телеметрическое оборудование имеет высокую пропускную способность и высокую частоту измерений. В современных телеметрических системах датчики опрашиваются несколько тысяч раз в секунду, количество каналов также составляет несколько тысяч, иногда много тысяч. Ракеты, запускающие людей в космос, имеют систему аварийного покидания, или EAS. <Она устанавливается над космическим кораблем и состоит из твердотопливного двигателя с раструбом сопел, направленных назад и в стороны. В случае аварийной ситуации на старте и в полете, требующей спасения экипажа, система управления полетом активирует САС, которая тянет космический корабль с людьми вперед и в сторону от аварийной ракеты-носителя. Если взлет проходит гладко, по плану, то SAS отделяется от космического корабля во время рабочего этапа второй ступени и отходит в сторону к другому, небольшому сопловому раструбу, чтобы не быть лишней нагрузкой при разгоне космического корабля.

В случае с космическим кораблем, SAS отделяется от космического корабля во время рабочего этапа второй ступени и отходит в сторону к другому, небольшому сопловому раструбу, чтобы не быть лишней нагрузкой при разгоне космического корабля.

Новые схемы космических кораблей могут использовать другую организацию САС, интегрированную с кораблем и не отделяемую при взлете, как это делает Crew Dragon компании SraceX.

Брендовые ракеты-носители выводят на орбиту полезную нагрузку самой разной массы. Орбиты - это не одно и то же, и они могут сильно различаться, требуя разного количества энергии и разного количества топлива для их достижения. Чем выше орбита, тем больше энергии требуется для ее достижения, а чем больше наклонение орбиты, тем выше затраты энергии, поскольку полярные орбиты запускаются поперек вращения Земли и не используют его.

Для сравнения грузоподъемности ракет берут низкие опорные орбиты высотой около км, круговые, с умеренным наклонением к экватору. Ракеты-носители делятся на несколько классов полезной нагрузки. Это деление достаточно условно и меняется со временем и в разных странах, но примерная классификация по грузоподъемности такова: сверхлегкие - 0,1-0,3 т, легкие - до 1 т, средние - 1-20 т, тяжелые - 20 т, сверхтяжелые - свыше т. Ракеты-носители - это большая и обширная область космической техники.

Чтобы более детально разобраться в их характеристиках, стоит подробнее рассмотреть каждый класс. Возможно, Naked Science сделает это позже, а пока наша история подходит к концу. В мире строится все больше и больше ракет-носителей. Сегодняшние технологии позволяют проектировать и делать ракеты, которые раньше казались невозможными. В течение следующих десяти лет облик и возможности космических ракет могут быть дополнены и изменены сверх наших предположений.

Сохраняя при этом многие из основных подходов, которые работают в сегодняшних ракетах-носителях. Посмотрим. Вы нашли опечатку?

Навигация

Comments