Размещено на http://www.allbest.ru/

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №4»

Первый полет в космос: как это было?

Выполнила:

ученица 10 «А» класса

Татаренкова Ангелина

Руководитель:

Суворова И. А.



Оглавление

• Введение
• 1. История создания ракет
• 1.1 Первые ракеты
• 1.2 Ракеты системы Константинова
• 1.3 «Воздухоплавательный прибор» Кибальчича
• 1.4 Первая ракета К. Э. Циолковского
• 1.5 Ракета С.П. Королева
• 2. Пилотируемый комплекс «Восток»
• 2.1 Устройство ракеты-носителя
• 2.2 Современные ракеты «Восток»
• 2.3 Современные ракеты и их устройство
• 2.4 Многоступенчатые космические ракеты
• 3. Первый полет
• 3.1 Подготовка к первому полету
• 3.2 Испытание космонавтов
• 3.3 Гагарин и Титов
• 3.4 Старт космического корабля «Восток»
• 3.5 Проблемные ситуации во время полета
• 3.6 Возвращение на Землю
• 3.7 Обращение к народу
• Заключение
• Список литературы


Введение

История освоения космоса -- самый яркий пример торжества человеческого разума над непокорной материей в кратчайший срок. С того момента, как созданный руками человека объект впервые преодолел земное притяжение и развил достаточную скорость, чтобы выйти на орбиту Земли, прошло всего лишь чуть более пятидесяти лет -- ничто по меркам истории!

Большая часть населения планеты живо помнит времена, когда полёт на Луну считался чем-то из области фантастики, а мечтающих пронзить небесную высь признавали, в лучшем случае, неопасными для общества сумасшедшими. Сегодня же космические корабли не только «бороздят просторы», успешно маневрируя в условиях минимальной гравитации, но и доставляют на земную орбиту грузы, космонавтов и космических туристов.

Большая часть населения планеты живо помнит времена, когда полёт на Луну считался чем-то из области фантастики, а мечтающих пронзить небесную высь признавали, в лучшем случае, неопасными для общества сумасшедшими. Сегодня же космические корабли не только «бороздят просторы», успешно маневрируя в условиях минимальной гравитации, но и доставляют на земную орбиту грузы, космонавтов и космических туристов.

Продолжительность полёта в космос ныне может составлять сколь угодно длительное время: вахта российских космонавтов на МКС, к примеру, длится по 6-7 месяцев. А ещё за прошедшие полвека человек успел походить по Луне и сфотографировать её тёмную сторону, осчастливил искусственными спутниками Марс, Юпитер, Сатурн и Меркурий, «узнал в лицо» отдалённые туманности с помощью телескопа «Хаббл» и всерьёз задумывается о колонизации Марса.



1. История создания ракет

1.1 Первые ракеты

Впервые в реальность полёта к дальним мирам прогрессивное человечество поверило в конце XIX века. Именно тогда стало понятно, что если летательному аппарату придать нужную для преодоления гравитации скорость и сохранять её достаточное время, он сможет выйти за пределы земной атмосферы и закрепиться на орбите, подобно Луне, вращаясь вокруг Земли. ракета полет реактивный

Существующие на тот момент экземпляры либо чрезвычайно мощно, но кратко «плевались» выбросами энергии, либо работали по принципу «ахнет, хряснет и пойдёт себе помаленьку». Первое больше подходило для бомб, второе -- для телег. Вдобавок регулировать вектор тяги и тем самым влиять на траекторию движения аппарата было невозможно: вертикальный старт неизбежно вёл к её закруглению, и тело в результате валилось на землю, так и не достигнув космоса; горизонтальный же при таком выделении энергии грозил уничтожить вокруг всё живое (как если бы нынешнюю баллистическую ракету запустили плашмя).

Известно, что китайцы использовали ракеты еще в X веке, а возможно, и раньше. Применялись они в основном для пиротехнических нужд (фейерверк также относится к китайским изобретениям), но, случалось, что «огненными стрелами» поджигали осажденные крепости и города.

Только в 1791 году обратили внимание на военное применение ракет англичане, на которых большое впечатление произвела «ракетная атака» восставших индусов под предводительством знаменитого султана Типу-саиба. Во всяком случае, один из участников тех боевых действий, артиллерийский офицер Уильям Конгрив, вернувшись на родину, серьезно занялся пороховыми ракетами и уже в 1806 году предложил использовать их против Наполеона. Призыв нашел понимание у правительства Его Величества, только ракетный удар был нанесен не по войскам французского императора, а по его заокеанским союзникам: американцам. Случилось это в 1814-м, когда английский флот сутки напролет бомбардировал форт Мак-Генри под Балтимором. Любопытно, что именно после этой атаки местный волонтер и адвокат по профессии Френсис Скотт Ки написал слова к американскому национальному гимну «Усеянное звездами знамя». И в нем есть строчка про «алое пламя ракет»!

Затем бурное развитие артиллерии отодвинуло ракеты на второй план, и до середины ХХ века они использовались по большей части лишь как праздничная пиротехника.

1.2 Ракеты системы Константинова

В 1842 году начальником Ракетного заведения был назначен полковник К.И. Константинов (1818-- 1871), член Морского ученого комитета и Военно-ученого комитета. Кстати, Константинов был внебрачным сыном великого князя Константина Павловича от связи с певицей Кларой Анной Лоренс, то есть племянником императора Александра III.

В 1847--1850 годы на основе устройства орудийной баллистической установки Константинов создал ракетный электробаллистический маятник. Этот прибор позволял с достаточной для практики точностью измерять тягу ракет и определять зависимость ее величины от времени. Созданием ракетного электробаллистического маятника были заложены основы теории баллистики ракет, без чего немыслимо было дальнейшее развитие реактивного оружия.

Расчетным и эмпирическим путем Константинову удалось найти наиболее выгодное сочетание размеров, формы, веса ракет и порохового заряда для достижения наибольшей дальности и правильности полета ракет. На вооружение русской армии были приняты следующие ракеты системы Константинова: 2-дюймовые (51 мм); 2,5-дюймовые (64 мм) и 4-дюймовые (102-мм). В зависимости от назначения и характера стрельбы были введены и новые названия ракет -- полевые и осадные (крепостные). Полевые ракеты вооружались гранатами и картечью. Осадные ракеты вооружались гранатами, картечью, зажигательными и осветительными снарядами. К полевым ракетам относились 2-дюймовые и 2,5-дюймовые, а к осадным (крепостным) 4-дюймовые.

Ракеты Константинова успешно применялись во время войны 1853--1856 годов на Дунае, на Кавказе и в Севастополе. Они показали высокие боевые качества как против пехоты и кавалерии, так и при осаде крепостей, особенно в 1853 году при взятии Акмечети и в 1854 году при осаде Силистрии.

В качестве примера успешного применения ракет можно привести сражение под Кюрюк-Дара (Кавказская кампания 1854 года). Отряд князя Василия Осиповича Бебутова в составе 18 тысяч штыков и сабель атаковал 60-тысячную турецкую армию, имевшую 80 орудий. Артиллерия русских состояла из 44 пеших и 20 конных пушек и 16 ракетных станков, состоявших на вооружении двух конно-ракетных команд в боевых порядках 20-го Донского казачьего полка.

1.3 «Воздухоплавательный прибор» Кибальчича

Мы помним, что с середины XIX века различными авторами выдвигались самые необыкновенные проекты использования силы реактивной отдачи в транспортных системах. Но в их ряду революционер Николай Кибальчич стоит особняком. Во-первых, он -- человек ярчайшей судьбы. Во-вторых, он сформулировал новый и не встречавшийся в других проектах ракетодинамический принцип создания подъемной силы, исключавшей воздух как опорную среду.

До Кибальчича авторы проектов реактивных летательных аппаратов как в России, так и в других странах предлагали использовать принцип реактивного движения лишь для осуществления перемещения аэростата либо аэроплана в горизонтальном направлении, то есть для приведения летательного аппарата в движение. Подъемная же сила во всех без исключения проектах должна была создаваться либо за счет газа легче воздуха (аэростатический принцип), либо за счет обтекания несущих поверхностей (крыльев) потоком воздуха (аэродинамический принцип). Совершенно на ином принципе был основан летательный аппарат Кибальчича, для полета которого атмосфера не только не была необходима, но даже вредна, так как создавала дополнительное сопротивление.

Николай Кибальчич был одним из шести членов партии «Народная воля», обвиненных в убийстве царя Александра II, произошедшем 13 марта 1881 года (по новому стилю). Суд, состоявшийся с 7 по 9 апреля 1881 года в Петербурге, завершился вынесением смертного приговора всем шести обвиняемым. Организатором группы был Александр Желябов, который во время суда не упускал ни малейшей возможности выступить с обличительной политической речью. Человеком, бросившим бомбу в царя, был Николай Рысаков; участие же Кибальчича выразилось в том, что он изготовил бомбы и обучил Рысакова и других пользоваться ими.

Кибальчич был арестован 29 марта 1881 года. Когда в один из первых дней апреля адвокат вошел в камеру Кибальчича, он, ожидавший встретить фанатичного революционера или отчаянного преступника, увидел перед собой хорошо одетого, спокойного молодого человека, погруженного в глубокое раздумье. Кибальчич думал не о своей судьбе, он был занят изобретением некоего летательного аппарата. И первые же слова, с которыми обратился он к защитнику, были просьбой добиться разрешения писать в камере.

Итогом этих раздумий стала записка, ныне известная под названием «Проект воздухоплавательного прибора». Ее приобщили к делу и положили в архив Департамента полиции, откуда она была извлечена и обнародована лишь через 36 лет -- в августе 1917 года.

Согласно Кибальчичу, предложенный им «воздухоплавательный прибор» имел вид платформы с отверстием в центре. Над этим отверстием устанавливалась цилиндрическая «взрывная камера», в которую должны были подаваться свечки» из прессованного пороха. Для зажигания пороховой свечки, а также для замены их без перерыва в горении Кибальчич предлагал сконструировать особые «автоматические механизмы».

Машина сначала должна была набрать высоту, а потом перейти на горизонтальный полет, для чего «взрывную камеру» следовало наклонять в вертикальной плоскости. Скорость предполагалось регулировать размерами пороховых «свечек» или их количеством. Устойчивость аппарата при полете обеспечивалась продуманным размещением центра тяжести и «регуляторами движения в виде крыльев».

Мягкая посадка «воздухоплавательного прибора» должна была осуществляться простой заменой более мощных пороховых «свечек» на менее мощные.

Нетрудно видеть, что летательный аппарат Кибальчича принципиально был пригоден и для полетов в безвоздушном пространстве. Сам автор об этом не говорил. Он ставил перед собой более скромную задачу, что явствует из названия проекта. Никто из изобретателей ракетных транспортных систем того времени не смотрел на свое изобретение как на средство, позволяющее покинуть пределы земной атмосферы -- то была тема для фантастов. И все же первый проект ракетного космического корабля был уже не за горами.

1.4 Первая ракета К. Э. Циолковского

Наконец, в начале XX века исследователи обратили внимание на ракетный двигатель, принцип действия которого был известен человечеству ещё с рубежа нашей эры: топливо сгорает в корпусе ракеты, одновременно облегчая её массу, а выделяемая энергия двигает ракету вперёд.

Полет человека в космос... Это казалось несбыточной мечтой, сюжетом фантастического романа. Однако сила человеческого разума оказалась мощнее силы земного притяжения: Константин Эдуардович Циолковский стал первым в плеяде гениальных ученых, которым удалось преодолеть казалось бы незыблемые законы природы. Он не только доказал, что единственным аппаратом, способным совершить космический полет, является ракета, но и разработал ее модель, правда, при жизни ему так и не удалось наблюдать запуск космического аппарата.

Работа у Константина Эдуардовича продвигалась быстро. Формулы давали возможность сделать самые оптимистические выводы: ракетный корабль способен двигаться с любой скоростью, сколь бы большой она не была. Для этого должно быть соблюдено только одно условие: масса ракетного топлива должна превышать массу конструкции. Если это превышение будет пяти- или шестикратным, то ракета оторвется от Земли и улетит в космос.

Мысль о возможности использования ракеты для межпланетных полетов была высказана Константином Эдуардовичем еще в 1883 году. В труде «Исследование мировых пространств реактивными приборами», увидевшем свет в 1903 году, он впервые вывел законы движения ракет, обосновал возможность их использования для исследования Вселенной. Его работа возвестила о новом направлении науки -- покорении космоса.

Работы К. Э. Циолковского по реактивному движению не ограничиваются теоретическими расчётами; в них даны и практические указания инженеру-конструктору по конструированию и изготовлению отдельных деталей, выбору топлива, очертанию сопла; разбирается вопрос о создании устойчивости полёта в безвоздушном пространстве.

Ракета К. Э. Циолковского представляет собой металлическую продолговатую камеру, похожую по форме на дирижабль или аэростат воздушного заграждения. В головной, передней, её части находится помещение для пассажиров, снабжённое приборами управления, светом, поглотителями углекислоты и запасами кислорода. Основная часть ракеты заполнена горючими веществами, которые при своём смешении образуют взрывчатую массу. Взрывчатая масса зажигается в определённом месте, вблизи центра ракеты, а продукты горения, горячие газы, вытекают по расширяющейся трубе с огромной скоростью.

Получив исходные расчётные формулы для определения движения ракет, К. Э. Циолковский намечает обширную программу последовательных усовершенствований реактивных аппаратов вообще. Вот основные моменты этой грандиозной программы:

Опыты на месте (имеются в виду реактивные лаборатории, где производятся опыты с неподвижно закреплёнными ракетами).

Движение реактивного прибора на плоскости (аэродроме).

Взлёты на небольшую высоту и спуск планированием.

Проникновение в очень разрежённые слои атмосферы, т. е. в стратосферу.

Полёт за пределы атмосферы и спуск планированием

Основание подвижных станций вне атмосферы (вроде маленьких и близких к Земле лун).

Использование энергии Солнца для дыхания, питания и некоторых других житейских целей.

Использование солнечной энергии для передвижения по всей планетной системе и для индустрии.

Посещение самых малых тел солнечной системы (астероидов или планетоидов), расположенных ближе и дальше, чем наша планета, от Солнца.

Распространение человеческого рода по всей нашей солнечной системе.

Исследования К. Э. Циолковского по теории реактивного движения написаны с широким размахом и необычайным взлётом фантазии. "Избави меня боже претендовать на полное решение вопроса, - говорил он, - Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт, и уже, в конце концов, исполнение венчает мысль".

Отдавшись мечте о межпланетных путешествиях, К. Э. Циолковский писал: "Сначала можно летать на ракете вокруг Земли, затем можно описать тот или иной путь относительно Солнца, достигнуть желаемой планеты, приблизиться или удалиться от Солнца, упасть на него или уйти совсем, сделавшись кометой, блуждающей многие тысячи лет во мраке, среди звёзд, до приближения к одной из них, которая сделается для путешественников или их потомков новым Солнцем.

Человечество образует ряд межпланетных баз вокруг Солнца, использовав в качестве материала для них блуждающие в пространстве астероиды (маленькие луны).

Реактивные приборы завоюют людям беспредельные пространства и дадут солнечную энергию в два миллиарда раз большую, чем та, которую человечество имеет на Земле. Кроме тoгo, возможно достижение и других солнц, до которых реактивные поезда дойдут в течение нескольких десятков тысяч лет.

5. Ракета С.П. Королева

Разработка оружия, обеспечившего мирное сосуществование, была для Королева не самоцелью, а лишь условием для начала освоения космоса.

Еще в 1935 Королев писал о том, что если будет «процветание ракетного дела, то будет и то время, когда первый земной корабль впервые покинет Землю». Но работа над космической темой, начавшаяся с высотных ракетных запусков, стала возможной только в конце 1940-х -- начале 1950-х гг. В мае 1954 сразу же после принятия постановления правительства о разработке МБР Р-7, которая по замыслу Королева должна была стать первой космической ракетой-носителем (РН), он направил Устинову докладную записку о возможности и необходимости разработки и запуска с помощью этой ракеты искусственных спутников Земли. В этом документе в кратком виде была намечена дальнейшая программа освоения околоземного космического пространства, включая полеты на Луну.

Вслед за этим Королев еще не раз направлял в правительственные и академические инстанции предложения о необходимости начать разработку спутников, но ответа на них не было, и ему пришлось заняться проектированием спутника на собственный страх и риск. Лишь после того, как в январе 1956 ОКБ-1 посетил Н. С. Хрущев (см. ХРУЩЕВ Никита Сергеевич) , оставшийся очень довольным ходом работ над стратегическими ракетами, Королев обратился к нему с просьбой разрешить работы по спутнику. Хрущев одобрил эту инициативу при условии, если она не задержит разработку МБР. Вскоре было принято решение о создании в 1957--58 на базе разрабатываемой ракеты Р-7 неориентированного искусственного спутника Земли (объект Д) массой до 1400 кг с комплексом научной аппаратуры. Но еще до начала летных испытаний ракеты Королев выдвинул предложение использовать их для запуска простейших спутников весом около 50 кг с минимумом приборов, что и позволило опередить США в разрекламированном ими проекте запуска мини-спутников.

4 октября 1957 впервые в истории человечества был запущен искусственный спутник Земли: сверхмощная ракета, преодолев земное тяготение, разогналась до скорости 8 км/с и стала обращаться вокруг Земли как самостоятельное небесное тело, после чего от нее отделился шарообразный спутник, наблюдать и принимать сигналы которого мог весь мир. Это был рубеж в истории человечества: первый период до спутника, второй -- после спутника. И хотя первый длился более 40 тысячелетий, а второй продолжается немногим более 40 лет, качественное состояние нашей цивилизации уже изменилось, причем не только в мировоззренческом философском плане, но и практически, в первую очередь, благодаря глобальным информационным системам связи и наблюдательным спутниковым системам.

Имевшийся технический задел и опыт ракетных исследований позволил Королеву менее чем за месяц создать и в ноябре 1957 запустить второй спутник с собакой Лайкой на борту. Этот эксперимент доказал, что длительная невесомость несмертельна для живых существ. Реальностью становился полет человека в космос.

Спроектированная с большими запасами грузоподъемности двухступенчатая ракета Р-7 позволила при установке на нее третьей ступени выводить на орбиту полезный груз в 4,6 т, а при установке четвертой ступени выводить на межпланетные траектории до 1,2 т. Для этого пришлось решить множество проблем, в частности, разработать способы ориентации и стабилизации аппаратов в космическом пространстве и запуска ЖРД в пустоте и невесомости. Благодаря этому были открыты возможности для исследований Луны и планет с помощью автоматических межпланетных станций, запуска спутников на высокоапогейные орбиты (36 тыс. км и более), для создания космических кораблей с достаточно большими запасами надежности, обеспечивающими высокую степень безопасности полета человека.



2. Пилотируемый комплекс «Восток»

За два года до исторического полета, на уровне Правительства СССР было принято не менее важное для истории решение о создании пилотируемого комплекса «Восток». Инициатором этого проекта был Д.Ф. Устинов.

Это был серьезный шаг, целью которого ставилось продвижение СССР в лидеры космической гонки. Ввиду сжатых сроков по многим вопросам в ходе создания аппарата «Восток-1» принимались поспешные решения. Так, была упразднена аварийная система спасения на старте, система мягкой посадки, исключили и дублирующие тормоза. Система жизнеобеспечения на борту корабля рассчитывалась всего на 10 суток. Объяснялось это тем, что «Восток» запускается на относительно невысокую орбиту (до 200 км), с которой он в любом случае сойдет за указанный период времени за счет естественного торможения о слои атмосферы.

Что касается параметров самого аппарата, его масса начитывает около 4,725 тонн, а максимальный диаметр - почти 2,5 м. Иллюминатор выполнен из кварцевого стекла, созданного по спецзаказу в экспериментальной конструкторской лаборатории при стекольном заводе городка Гусь-Хрустальный.

Двигатель летательного аппарата «Восток-1» произведен в Воронежском Конструкторском Бюро химавтоматики. В его конструкции использованы элементы РД-0105, первого в мире двигателя, запущенного в космическом пространстве.

Кроме внутреннего наполнения космического корабля, важную роль играло и наземное оборудование, отвечающее за техническое обслуживание и непосредственно запуск аппарата «Восток-1» в космос. За его производство отвечал машиностроительный завод города Новокраматорск.



2.1 Устройство ракеты-носителя

Ракета-носитель Восток 1, пожалуй, одно из самых узнаваемых и знаменитых транспортное средство созданных в ХХ веке, которое открыло путь в новые миры, лежащие за пределами земли.

Ракета-носитель построена по пакетной схеме и состоит из трёх ступеней. 1-я и 2-я ступени состоят из 5 блоков: центрального (длиной 28,75 м, наибольший диаметр 2,95 м) и 4 боковых (длиной 19,8 м, наибольший диаметр 2,68 м). Боковые блоки имеют коническую форму и расположены симметрично вокруг центрального блока.

Жидкостный ракетный двигатель центрального блока -- многокамерный, имеет тягу в пустоте 941 кН и состоит из одного четырёхкамерного основного ракетного двигателя и 4 рулевых камер.

Космический аппарат устанавливается на 3-й ступени под головным обтекателем, который защищает его от аэродинамических нагрузок при полёте в плотных слоях атмосферы.

2.2 Современные ракеты «Восток»

На активном участке полёта двигатели центрального и боковых блоков работают одновременно. После израсходования топлива боковых блоков их двигатели отключаются, а сами блоки отделяются от центрального. При этом двигатель центрального блока (2-й ступени) продолжает работать.

После прохождения плотных слоёв атмосферы сбрасывается головной обтекатель. После израсходования топлива центрального блока происходит его отделение и запуск двигателя блока 3-й ступени. При достижении расчётной скорости двигатель отключается и космический аппарат отделяется от блока 3-й ступени. Выключение ракетного двигателя 3-й ступени и подача команды на отделение космического корабля производятся системой управления при достижении расчётной скорости, соответствующей выведению космического корабля на заданную орбиту.

На рисунке Дублирующая копия (не макет) гагаринского «Восток-1». Экспонируется на территории музея космонавтики в Калуге.

2.3 Современные ракеты и их устройство

Запуск космических аппаратов на околоземные орбиты и осуществление полетов к Луне, планетам и другим телам Солнечной системы стало возможно после создания необходимых для этого многоступенчатых космических ракет - ракет-носителей (РН). Ракета (от итальянского rocchetta - веретено) - летательный аппарат, использующий принцип реактивного движения и способный летать не только в атмосфере, но и в вакууме. Большинство современных ракет-носителей оснащаются химическими ракетными двигателями, которые используют твердое, жидкое или гибридное ракетное топливо.

Основные компоненты топлива - жидкий кислород (окислитель) и керосин (горючее), кроме того, применяются четырехокись азота и несимметричный диметилгидразин, жидкие кислород и водород. Масса топлива составляет 85 - 90% от стартовой массы ракеты. Химическая реакция между горючим и окислителем проходит в камере сгорания двигателя, в результате получаются горячие газы, которые выбрасываются, создавая тягу, она и заставляет ракету двигаться.

Основной энергетический показатель работы каждого ракетного двигателя - удельный импульс тяги (отношение тяги к расходу топлива в секунду). Например, один из мощных современных ракетных двигателей РД-701 (Россия) тягой 4 МН (408 тс) и удельным импульсом в вакууме 462 с расходует топливо со скоростью 491 кг/с. Стартующие с Земли РН позволяют запускать полезные нагрузки (ПН) со скоростью равной или выше первой космической - 7.9 км/с, то есть достаточной для выведения ИСЗ на низкие орбиты. Обычно ракета при выведении ПН на низкую околоземную орбиту движется на активном участке, то есть с работающими двигателями, примерно 10 - 15 мин.

Если необходимо выведение ПН на более высокие орбиты или траектории полета к Луне и за пределы тяготения Земли, то еще раз включаются двигатели последней (верхней) ступени РН или разгонный блок после пассивного участка, длительность движения на котором зависит от выбранной траектории полета. КА переводится либо на геостационарную орбиту (высотой 36 тыс. км), либо на высокоэллиптические орбиты, либо на траекторию полета к Луне и планетам. Вторая космическая скорость в поле тяготения Земли (11.19 км/с) необходима для запуска АМС к планетам и другим телам Солнечной системы. Третья космическая скорость (16.7 км/с) достаточна, чтобы КА улетел за пределы Солнечной системы.

2.4 Многоступенчатые космические ракеты

Современная многоступенчатая космическая ракета представляет собой сложное сооружение, состоящее из тысяч деталей и устройств. Разрабатываемые в настоящее время ракеты-носители соответствуют высочайшим критериям современной науки и техники, при их создании используются передовые технологии и вычислительная техника. Космические технологии оказывают значительное влияние на нашу жизнь, помогая внедрить новые материалы и сплавы, средства коммуникации, компьютерную технику и т.д. Ступени ракет-носителей содержат топливные баки с горючим и окислителем, двигательную установку (маршевые и рулевые двигатели).

Полет ракеты регулируется бортовой системой управления движением. Схема расположения ступеней на РН различна. При продольном разделении ступени размещаются одна над другой и работают последовательно друг за другом, включаясь только после отделения предыдущей ступени. Такая, весьма распространенная схема применяется, например, на российских РН «Днепр» и «Протон-М», китайских «CZ-3/3A» и «CZ-4С», израильской «Shavit». Верхние ступени, доставляющие ПН на заданные орбиты, сейчас заменили разгонными блоками, например, российские ДМ, «Бриз-М» (РН «Протон») и «Фрегат» (РН «Союз-ФГ». В отличие от продольной, в поперечной схеме («пакетная») несколько блоков первой ступени симметрично располагаются вокруг корпуса второй ступени.

Таких РН немного и они бывают двухступенчатыми, например советская «Спутник» (1957 - 1958) и американские «Atlas-B/D» (1958 - 1963). Широко используется комбинированная схема - продольно-поперечная, позволяющая совместить преимущества обеих схем. К ним относятся отечественные ракеты-носители «Восток», «Союз» и «Энергия», американские «Titan-3/4» и «Delta-4Н», европейская «Ariane-5», японские «H-II/IIA», индийская «GSLV». По особой схеме устроена американская многоразовая транспортная космическая система «Спейс Шаттл», первая ступень которой - два твердотопливных ускорителя, а вторая ступень - пилотируемый космический корабль с внешним сбрасываемым топливным баком. Спейс Шаттл Маршевая двигательная установка корабля расходует топливо из внешнего бака, когда оно будет исчерпано, бак сбрасывается. Далее работают другие двигатели корабля (маневрирования и ориентации), они же используются для маневров в космосе и торможения во время посадки.

Современные ракеты-носители, как правило, имеют не более четырех ступеней. Чтобы улучшить энергетические характеристики РН применяются стартовые ускорители, работающие, в основном, на твердом топливе. На участке полета в плотных слоях атмосферы ПН и разгонный блок, как правило, закрыты головным обтекателем, который сбрасывается в разреженных слоях атмосферы. В зависимости от энергетических характеристик и способности выводить на низкую околоземную орбиту ПН определенной массы ракеты-носители условно разделяются на классы: легкие (масса ПН до 4 т), средние (до 20 т), тяжелые (20 - 30 т) и сверхтяжелые (более 30 т). К основным характеристикам РН относятся: внешние габариты (максимальные высота и диаметр), используемое на ступенях тип топлива, число ступеней, разгонных блоков и стартовых ускорителей, стартовая масса, тяга двигательных установок на уровне моря (стартовая), максимальная масса ПН на низкой околоземной орбите. Стартовая тяга двигательной установки РН обычно выражается в меганьютонах (1 МН = 102 тс). Например, у гагаринского носителя «Восток» суммарная тяга достигала 3.4 МН = 347 тс (мощность двигательной установки - 15 х 106 кВт, или 2 х 107 л).

Большее содержание потенциальной химической энергии, запасенной в единице массы жидкого ракетного топлива, легкость регулирования рабочего режима (величины тяги) и осуществимость многократного включения и выключения ЖРД в полете предопределили главенствующую роль этих двигателей в космонавтике. ЖРД широко применяются в качестве маршевых, т. е. основных, двигателей, обеспечивающих разгон ракет-носителей (РН) и космических аппаратов (КА), торможение КА и перевод их на другие орбиты и т. д. В качестве вспомогательных двигателей ЖРД используются, например, почти во всех реактивных системах управления полетом КА.

Что касается РДТТ, то прежде всего следует отметить, что благодаря быстродействию и простоте устройства (а следовательно, надежности) этот двигатель является наиболее подходящим или даже незаменимым средством для создания тяги при проведении таких "вспомогательных" операций, как аварийное спасение космонавтов на начальном участке вывода космических кораблей на околоземные орбиты, разделение ступеней РН, раскрутка ракетных ступеней и КА с целью их стабилизации в полете, создание начальных перегрузок для нормального запуска основных ЖРД в невесомости и т. д. Во многих случаях оказывается целесообразным . использование маршевых космических РДТТ. В этом качестве твердотопливные двигатели широко применяются на верхних ступенях РН и в так называемых разгонных блоках, включаемых в космосе. Установка на ракеты-носители навесных РДТТ, включаемых при старте, является эффективным способом повышения мощности РН. В арсенале космонавтики имеются и полностью твердотопливные РН.



3. Первый полет

3.1 Подготовка к первому полету

12 апреля -- важная и памятная дата в истории всего человечества. Именно в этот день в 1961 году человек впервые побывал в космосе. Во многих странах в этот день отмечают Всемирный день авиации и космонавтики.

В Советском Союзе в разгар холодной войны началась не только гонка вооружений, но и гонка за первенство освоения космоса. Успех в космической программы автоматически означал бы для СССР или США триумф. Именно поэтому вся подготовка к первому полету человека в космос в Советском союзе проходила в условиях строжайшей секретности. Подготовка и начало программы нигде не освещались, а уже после удачного исхода были сделаны постановочные фото- и кинокадры для хроники. Но этому моменту предшествовали многие радостные и трагические события.

Решение об отборе и подготовке космонавтов к первому полету в космос на корабле «Восток-1» было принято советским руководством еще в начале 1959 года. По плану специальная комиссия ученых и военных должна была отобрать 20 кандидатов. 25 марта 1960 года отобранные кандидаты, в число которых входили только профессиональные военные летчики с отличным здоровьем и железной дисциплиной, начали регулярные занятия по ново утвержденной программе подготовки космонавтов. Первой группе отряда советских космонавтов было присвоено название «1960 Группа ВВС №1».

Программа подготовки представляла собой в большей степени широкомасштабное научное исследование. Ученые подвергали кандидатов тяжелейшим и опасным испытаниям в барокамерах, центрифугах, судо- и термокамерах, исследовали воздействие сильных вибраций на организм. Ученые проводили такие опасные испытания потому, что абсолютно не знали, с чем придется столкнуться космонавтам в открытом космосе. Как признавались участники этой группы много десятилетий спустя, их тела подвергали невероятнейшим нагрузкам, а современные программы подготовки космонавтов в сравнении с этой -- просто легкая гимнастика.

3.2 Испытание космонавтов

Из-за малейших нарушений здоровья или дисциплины участников первого отряда отчисляли. Так, не прошли испытания Валентин Варламов, Анатолий Карташов, Дмитрий Заикин, Марс Рафиков, Иван Аникеев, Валентин Филатьев. Во время испытания тишиной и одиночеством в судобарокамере погиб Валентин Бондаренко из-за случайно начавшегося там пожара.

Сергей Королев, советский конструктор и создатель советской ракетно-космической техники, чрезвычайно торопился с отправкой человека в космос, так как СССР в этой программе могли обогнать США.

После четырёхмесячного московского периода подготовки, который начался в марте 1960 года, Центр подготовки космонавтов всем своим наличным составом перебрался на постоянное место своего базирования -- в Звёздный. Там в тот момент удалось создать на первое время самые непритязательные условия для работы. Неподалёку, близ станции Чкаловской, был получен первый жилой фонд -- квартиры для размещения семей слушателей-космонавтов и части семей руководящего состава Центра подготовки космонавтов.

8апреля 1961 состоялось закрытое заседание Государственной комиссии по пуску космического корабля «Восток», которую возглавлял Председатель Государственного комитета Совета Министров СССР по оборонной технике К. Н. Руднев. Комиссия утвердила первое в истории задание человеку на космический полёт, подписанное С. П. Королёвым и Н. П. Каманиным:

Выполнить одновитковый полёт вокруг Земли на высоте 180--230 километров, продолжительностью 1 час 30 минут с посадкой в заданном районе. Цель полёта -- проверить возможность пребывания человека в космосе на специально оборудованном корабле, проверить оборудование корабля в полёте, проверить связь корабля с Землёй, убедиться в надёжности средств приземления корабля и космонавта.

3.3 Гагарин и Титов

Кроме Гагарина, были ещё претенденты на первый полёт в космос; всего их было двадцать человек (Первый отряд космонавтов СССР). Кандидаты набирались именно среди военных лётчиков-истребителей по решению Королёва, считавшего, что такие лётчики уже имеют опыт перегрузок, стрессовых ситуаций и перепадов давления. Отбор в первый отряд космонавтов проводился на основании медицинских, психологических и ряда прочих параметров: возраст 25--30 лет, рост не более 170 см, вес не более 70--72 кг, способность к высотной и стратосферной адаптации, быстрота реакции, физическая выносливость, психическая уравновешенность.

Требования к росту и весу возникли из-за соответствующих ограничений на космический корабль «Восток», которые определялись мощностью ракеты-носителя «Восток». Кроме того, при отборе кандидатов учитывались положительная характеристика, членство в партии (Гагарин стал кандидатом в члены КПСС в 1959 году, а вступил в партию летом 1960 года), политическая активность, социальное происхождение. Непосредственно лётные качества не играли решающей роли. Лётчик-испытатель Марк Галай, принимавший участие в подготовке будущих космонавтов к полёту, в книге «С человеком на борту» писал: «В любом авиагарнизоне можно было без труда встретить таких ребят. Плохо ли это? Напротив, убеждён, что очень хорошо! Ни в коей мере не умаляет достоинств первых космонавтов, но многое говорит в пользу любых авиагарнизонов.

В первом отряде космонавтов обозначились три лидера -- Юрий Гагарин, Герман Титов и Григорий Нелюбов.

Из двадцати претендентов отобрали шестерых, Королёв очень торопился, так как были данные, что 20 апреля 1961 года своего человека в космос отправят американцы. И поэтому старт планировалось назначить между 11 и 17 апреля 1961 года. Того, кто полетит в космос, определили в последний момент, на заседании ГК, ими стали Гагарин и его дублёр Герман Титов.

3 апреля 1961 года состоялось заседание Президиума ЦК КПСС, которое проводил Хрущёв. По докладу заместителя Председателя Совета Министров СССР Д. Ф. Устинова Президиум ЦК принял решение о запуске человека в космос.

8 апреля 1961 состоялось закрытое заседание Государственной комиссии по пуску космического корабля «Восток», которую возглавлял Председатель Государственного комитета Совета Министров СССР по оборонной технике К. Н. Руднев. Комиссия утвердила первое в истории задание человеку на космический полёт, подписанное С. П. Королёвым и Н. П. Каманиным:

Выполнить одновитковый полёт вокруг Земли на высоте 180--230 километров, продолжительностью 1 час 30 минут с посадкой в заданном районе. Цель полёта -- проверить возможность пребывания человека в космосе на специально оборудованном корабле, проверить оборудование корабля в полёте, проверить связь корабля с Землёй, убедиться в надёжности средств приземления корабля и космонавта.

3.4 Старт космического корабля «Восток»

Старт корабля «Восток-1» состоялся 12 апреля 1961 года в 9 часов 7 минут утра по московскому времени. Корабль стартовал с казахстанского космодрома Байконур. Взлет «Востока» обозначился многими техническими неприятностями. Они были связаны с тем, что при создании корабля больше учитывалась простота и скорость постройки, а не оптимальность применения тех или иных систем.

Когда космический корабль вышел на орбиту, Гагарин делал простые эксперименты. Он ел, пил, делал записи карандашом. Ученые не знали, как поведет себя психика человека в космосе, поэтому ручное управление кораблем было отключено, а для его включения космонавту нужно было проделать ряд операций. В 10 часов 25 минут после облета земного шара корабль начал снижать скорость и входить в атмосферу. Во время приземления корабля также возникли проблемы: загорелась обшивка от высочайших температур (до 5 тысяч градусов), после катапультирования в скафандре Гагарина не сразу открылся клапан, из-за чего он чуть не задохнулся, но космонавт все-таки приземлился живым и стал международным героем.

В виду секретности первого полета человека в космос в последующие годы и до наших дней проводятся различные расследования. Существует распространенное мнение, что до Гагарина при неудачных попытках взлета и посадки погибло несколько космонавтов, а их полеты проводились еще задолго до 1961 года. Экспериментальные орбитальные аппараты, по некоторым сведениям, запускались еще с 1957 года, а несколько из них даже вышли на орбиту с космонавтами на борту. Подтвердить такие данные сейчас вряд ли удастся, поэтому эти слухи и домыслы наверняка останутся в тени истории.

3.5 Проблемные ситуации во время полета

В ходе полета возникло немало сложных ситуаций. Произошел сбой на линии связи, не сработал датчик герметичности, в течение долгого времени не отделялся агрегатный отсек, произошло заклинивание скафандра. Единственный этап полета, который прошел так, как и было запланировано - это катапультирование космонавта и его последующее удачное приземление на небольшом расстоянии от корабля.

Были волнения перед стартом. В ходе проверки герметичности датчик показал, что крышка люка, через которую космонавт садился в корабль, якобы закрылась не плотно. В острейшем дефиците времени группа испытателей, отвернув 30 гаек с замков, запирающих люк, поправила специальный электрический контакт прижима крышки, сигнализирующий о ее нормальном закрытии. Работали так быстро, что обменялись с Гагариным только взглядами, крышку вернули на место и после проверки герметичности подтвердили готовность к пуску.

При запуске корабля, в отличие от принятой практики, персонал не эвакуировали со второй площадки на восемнадцатый километр. С.П.Королев пошел на это нарушение правил безопасности, по-видимому, для того, чтобы психологически поддержать космонавта демонстрацией уверенности в успешном исходе запуска.

Волновался ли Ю.А.Гагарин? Все отмечали его отличное, ровное настроение в день старта. Но вот что показало измерение пульса на разных стадиях подготовки, старта и полета, в определенной степени связанное с эмоциональным состоянием космонавта. За четыре часа до старта - пульс 65 ударов в минуту, за пять минут до старта - 108, на участке выведения - в конце первой минуты - выше 150, к концу участка выведения - опять около 108. В момент включения тормозной двигательной установки и при начале входа в атмосферу - 112. Во время полета в невесомости частота пульса была 97 ударов в минуту.

В процессе выведения на первых секундах полета был временный небольшой сбой в связи, который заставил всех поволноваться. Связь восстановилась.

Конечная скорость выведения оказалась несколько больше расчетной, поэтому Святослав Сергеевич Лавров, который входил в специальную группа поддержки, располагавшуюся, кстати, в кабинете С.П.Королева, сразу же приступил к расчетам, что бы оценить последствия этой ошибки. Расчеты показали, что без включения тормозной двигательной установки, возвращение корабля состоится на пределе его возможностей по сроку пребывания на орбите. Тормозной импульс был выдан вовремя. ТДУ (тормозная двигательная установка) отработала 40 секунд до полной выработки топлива, что расходилось со штатной программой посадки, при которой отключение двигателя должно было бы произойти от команды интегратора (по достижении заданной скорости торможения). Далее по программе спуска в 10 часов 25 мин. 57 секунд предстояло отделение приборно-агрегатного отсека от спускаемого аппарата, в котором находился космонавт, однако, разделение произошло только в 10 час. 35 мин. Все это время наблюдалось вращение аппарата со скоростью до 30 градусов в секунду. После разделения отсеков при входе в плотные слои атмосферы ориентация спускаемого аппарата стабилизировалась в расчетном положении. При этом космонавт сохранил самообладание, хотя знал, что разделение после окончания работы ТДУ должно было произойти через 10-12 секунд.

У космонавта было несколько каналов связи с Землей, которыми он активно пользовался. Через две минуты вращения Ю.А.Гагарин передает на Землю по коротковолновому каналу связи, что ТДУ сработала нормально, а по телефону сообщил, что разделения не произошло, ключом сообщил "ВН" - все нормально.

Спуск корабля прошел по баллистической траектории. Перегрузки достигали 10 единиц, спускаемый аппарат был "отцентрован" так, что перегрузки действовали в направлении "грудь-спина". На высоте семи километров космонавт катапультировался из корабля и приземлился на своем парашюте.



3.6 Возвращение на Землю

Приземление из-за несвоевременного прекращения работы ТДУ и задержки разделения отсеков произошло в районе г. Саратова, что, по-своему, оказалось и символичным. Именно здесь Ю.А.Гагарин впервые поднялся в небо на самолете, именно здесь он проходил парашютную подготовку перед полетом в космос.

Гагарин приземлился в районе села Смеловка, поисковые службы обнаружили его всего спустя 1 час. По завершении полета первому, побывавшему в космосе, человеку было присвоено звание майора.

В Москве Гагарина ждала торжественная встреча, правда первоначально она не планировалась. Инициировал ее лично Никита Хрущев. Гагарину были присвоены звания «Герой Советского Союза» и «Летчик-космонавт СССР». После торжественной встречи, первый космонавт побывал на пресс-конференции с иностранными журналистами.

3.7 Обращение к народу

В своем докладе Государственной комиссии Ю.А.Гагарин докладывал все очень скрупулезно. Например, что во время спуска на основном парашюте раскрылся ранец запасного, но купол его так и не наполнился, что оторвался закрепленный на отдельном фале НАЗ (носимый аварийный запас). Определенные трудности возникли при открытии клапана дыхания в воздухе. Получилось так, что шарик этого клапана, когда одевали космонавта, попал под демаскирующую оболочку - знаменитый оранжевый комбинезон. Подвесной системой все было так притянуто, что Ю.А.Гагарин не мог его достать минут шесть, потом расстегнул демаскирующую оболочку и с помощью зеркала вытащил тросик и открыл клапан нормально. До этого в воздухе он отсоединил колодку ОРК'а (объединенного разъема кислородного), стеклянную шторку скафандра открыл уже находясь на Земле. Так завершился полет Юрия Алексеевича Гагарина.

Человек издавна мечтал подняться в космос. Но только в XX веке эта мечта стала воплощаться в реальность.

Совершив первый полет в космическое пространство, Ю.А.Гагарин навсегда вошел в историю.



Заключение

Гагарин покорил первую космическую «вершину» и как бы подсказал человечеству, что покорение бесконечных просторов Вселенной - задача осуществимая.

Значение полета Юрия Гагарина для развития мировой культуры особенно велико потому, что он стал первым в истории человеком, который сумел взглянуть на планету из космоса, увидеть Землю как целостную живую систему, в которой человечество взаимодействует с биосферой. Впечатления первого космонавта положили начало воспитанию у человечества космического сознания, отличного от доминировавшего многие века геоцентрического восприятия мира. Этот - воспитательный по отношению к человечеству - аспект первого полета человека в космос можно сравнить со сменой парадигм в науке, с изменением образа мысли людей, за которым неизбежно следует переоценка самих себя, системы ценностей и уточнение содержания таких фундаментальных понятий, как смысл жизни, прогресс, гуманизм, цивилизация.

Таким образом, в ближайшие десятилетия будет реализован ряд сложных космических программ, направленных на улучшение жизни в космосе и на Земле. Станут серьезнее требования сохранения здоровья космонавтов, обеспечения эффективной профессиональной деятельности и высокой работоспособности космонавтов, обусловленные увеличением длительности космических экспедиций, объема внекорабельной деятельности и монтажных работ, усложнением исследовательской деятельности.



Список литературы

1. http://tonkosti.ru

2.http://www.openaxiom.ru/astronomy/knowledge09/theory24.php

3.http://www.inventor.perm.ru/persons/inventor_tsiolkovsky.htm

4.http://www.letopis.info/themes/cosmonautics/perviyy_polet_cheloveka_v_kosmos_vostok-1.html

5.http://vlasti.net/news/68488

6.http://anydaylife.com/fact/post/1224

Размещено на Allbest.ru