Пилотируемые полеты на Луну

Итоги и перспективы развития космонавтики

XX век войдет в историю как век революционного развития науки и техники и социалистических преобразований на Земле. Но среди многих выдающихся научных и технических достижений XX века наиболее значительным является освобождение от оков земного тяготения и полет человека в космическое пространство.

Запущенный Советским Союзом 4 октября 1957 г. искусственный спутник Земли (ИСЗ) открыл Эру космических полетов.

Быстрое развитие космической техники в СССР, вскоре после запуска ИСЗ, позволило сделать человеку первый шаг в космические просторы Вселенной. 12 апреля 1961 г. Юрий Алексеевич Гагарин на корабле «Восток» облетел по орбите вокруг Земли.

Этот первый шаг – великая победа над силами природы, открывшая для всего человечества дорогу в космическое пространство, – является поворотным пунктом в истории цивилизации.

Успехи космонавтики огромны. Автоматические межпланетные станции (АМС) исследуют планеты Марс и Венера. В атмосфере Венеры совершают плавный спуск и посадку на парашютах спускаемые аппараты, передают физические характеристики атмосферы и грунта («Венера-4, 5, 6, 7 и 8»). Планета Марс исследуется аппаратами с пролетных орбит и с орбиты искусственного спутника, а на поверхности Марса осуществил мягкую посадку спускаемый аппарат («Марс-2», «Марс-3»). С Земли мы управляем движением «Лунохода-1», исследуем топографию Луны, физические характеристики лунного грунта и внегалактическое рентгеновское излучение («Луна-17»).

С помощью, беспилотных автоматических станций, осуществивших мягкую посадку на Луну, доставлены на Землю образцы лунного грунта («Луна-16» и «Луна-20»).

Расширяется использование ИСЗ для научных целей, развития народного хозяйства и промышленности (ИСЗ серий-«Протон», «Электрон», «Космос», «Метеор», «Молния»-«Орбита»).

ИСЗ «Протон-4» самая крупная в мяре автоматическая научная лаборатория в космосе. Вес полезной нагрузки «Протон-4» на орбите 17 т. Вес научной аппаратуры для изучения природы космических лучей высоких и сверхвысоких энергии 12,5 т.

На ИСЗ серии «Интеркосмос» ведутся работы по договору о международном сотрудничестве в области изучения и освоения космического пространства в мирных целях.

На орбите вблизи Земли создается первая экспериментальная орбитальная космическая станция (ОКС) с экипажем из четырех человек путем стыковки двух пилотируемых кораблей («Союз-4» и «Союз-5»).

На орбиты ИСЗ запускаются 3 пилотируемых корабля с общим составом одновременно работающего в космосе экипажа 7 чел. Ведется исследование совместного маневрирования, полета строем, методов навигации и проводится обширная программа научных экспериментов («Союз-6, 7 и 8»).

В речи на митинге посвященном встрече экипажей кораблей «Союз-6, 7 и 8», Л. И. Брежнев говорил: «Наша наука подошла к созданию долговременных орбитальных станций и лабораторий – решающего средства широкого освоения космического пространства. Советская наука рассматривает создание орбитальных космических станций со сменными экипажами как магистральный путь человека в космос. Они могут стать „космодромами в космосе“, стартовыми площадками для полетов на другие планеты. Возникнут крупные научные лаборатории для исследования космической технологии, биологии, медицины, геофизики, астрономии и астрофизики». (Газета «Правда», 30 дек. 1969 г.).

Полеты на Луну кораблей Apollo – новое выдающееся достижение в освоении человеком космических полетов. Наряду с такими событиями, как первый запуск ИСЗ, полет Ю. А. Гагарина на корабле «Восток», выход А. Леонова в открытое космическое пространство, исследование планет Марс и Венера, выход людей на поверхность Луны войдет в историю развития космонавтики как одно из важнейших событий.

Программа Apollo закончена в 1972 г. Из семи полетов по программе с посадкой на Луну (Apollo-11—17), в драматическом полете Apollo-13 посадка на Луну оказалась невозможной из-за взрыва кислородного бака и крупных разрушений служебного отсека корабля Apollo и было осуществлено аварийное возвращение экипажа на Землю.

Последняя экспедиция на Луну завершившая программу Apollo совершена на корабле Apollo-17 астронавтами Ю. Сернаном, Р. Эвансом и X. Шмиттом с 6 по 19 декабря 1972 г.

Всего по программе Apollo выполнено 9 пилотируемых полетов к Луне, из них 6 с посадкой лунного корабля на поверхность Луны.

Облет Луны совершило 27 чел.

На орбиту ИСЛ выходило 24 чел.

На поверхность Луны высаживалось 12 чел.

Стоимость космических полетов

В Space Letter NASA, № 375 от 1 сентября 1970 г. сообщалось, что на программу Apollo, включая все полеты до 1970 г., было израсходовано 23 850 млрд. долл. Вся программа, включая полет Apollo-11, до 31 июля 1969 г. стоила 21 349 млрд. долл., на каждый следующий полет расходуется 2 млрд. долл.

В Space Letter NASA, № 376 от 15 сентября 1970 г. опубликована стоимость конструкции космической системы Saturn V Apollo

Дорого стоят и пилотируемые полеты в Ближний космос на орбиты искусственного спутника Земли.

Каковы причины высокой стоимости космических полетов?

Современная космическая ракетная техника основана на баллистическом принципе полета и одноразовом использовании конструкции. Ракета-носитель и полезная нагрузка возвращаются на Землю в таком состоянии, что их невозможно использовать вторично, спасаются только люди.

Ни одна современная транспортная система, осуществляющая перевозки по земле, воде или по воздуху, не могла бы существовать, из-за слишком высокой стоимости, при одноразовом использовании конструкции.

Современная баллистическая космическая техника не может удовлетворить растущих требований космонавтики и тормозит ее дальнейшее развитие. Должна быть создана новая космическая техника, экономически более эффективная, основанная на фундаментальном изменении принципов космического полета.

Экономика США и космическая стратегия NASA

Бюджетные ассигнования NASA, начиная с 1961 г., быстро росли и достигли максимума в 6 млрд. долл. в 1966 г. (рис. 01). Однако экономические и финансовые проблемы, возникшие в США вследствие войны во Вьетнаме, привели к резкому сокращению бюджета NASA, начавшемуся в 1966 г. Это привело к быстрому росту разности между потребными расходами на перспективные космические программы и фактическим бюджетным ассигнованием NASA.

Рис. 01. Космический бюджет США.

1 – календарные годы;

2 – приблизительные расходы в млрд. долл. по годам;

3 – общий бюджет NASA;

4 – пилотируемые космические полеты;

5 – исследования и руководство программами;

6 – наземное оборудование

Сокращение бюджета стало тормозить развитие космонавтики и заставило NASA искать пути создания экономически более эффективной космической техники.

Современная космическая стратегия NASA заключается в стремлении к максимальному приращению процентов выполнения космических программ, на один израсходованный доллар.

Эта стратегия математически представляется в виде частной производной

NASA стремится к максимальному удешевлению стоимости космических программ путем перехода на новую космическую транспортную систему, состоящую из пилотируемых кораблей многократного применения.

Новая космическая транспортная система многократного применения

Принцип создания новой космической транспортной системы состоит в использовании для перевозок пассажиров и грузов трех специализированных пилотируемых космических аппаратов многократного применения, орбитального самолета (ОС), межорбитального транспортного корабля с ядерным ракетным двигателем (МТК с ЯРД) и лунного буксирующего корабля (ЛБК), на различных участках маршрута Земля-Луна.

На участке Земля-ОКС-Земля транспортировку осуществляет ОС.

МТК с ЯРД обеспечивает перевозки между орбитальными космическими станциями Земли и Луны.

Транспортировку на участке между Луной и ОКС Луны осуществляет лунный буксирующий корабль.

Главным элементом новой космической транспортной системы будет орбитальный самолет, который положит начало возникновению космической авиации. [1—6].

Космические программы США

Беспилотные космические аппараты для исследования космического пространства и использования космической техники в практических целях.

В 70-х гг. основное внимание уделяется исследованию внутренних планет Меркурий и Венера, а также планеты Марс. Предусматриваются первоначальные исследования внешних планет – Юпитера, Сатурна и Урана – и будут предприняты первые попытки исследования Нептуна и Плутона.

Программа исследования планет, приведенная ниже, охватывает всю нашу Солнечную систему и сочетает исследование планет с пролетных орбит, с орбит искусственных спутников планет, использование зондов и аппаратов мягкой посадки [7].

В области применения космической техники для связи, метеорологии и исследования ресурсов Земли, роль NASA существенно меняется. NASA будет отвечать за разработку новой техники и обеспечивать инструктаж агентств, которые будут использовать эту технику.

Таблица 01

Для участия в этой области национальной космической программы привлекаются несколько правительственных агентств и частных компаний.

NASA проектирует запуск спутника связи ATS—F/G на синхронную орбиту с целью усовершенствования техники связи, улучшения техники управления движением самолетов, навигации и ретрансляционной техники.

NASA разрабатывает проект синхронного метеорологического ИСЗ SMS для непрерывного наблюдения за погодой над большей частью поверхности Земли.

В области исследования ресурсов Земли NASA разрабатывает ИСЗ ERIS для усовершенствования приборного оборудования многоспектрального обзора и исследования земных ресурсов.

Пилотируемые полеты

В 70-х гг. NASA предусматривает проведение трех программ пилотируемых полетов.

1. Завершение полетов по программе Apollo.

2. Запуск и эксплуатация орбитальной космической станции Skylab.

3. Создание и ввод в эксплуатацию орбитального самолета.

Хотя общее число пилотируемых полетов небольшое, в 70-е гг. произойдет переход на качественно новую космическую технику – космическую авиацию. Создание космической авиации, основанной на более совершенных принципах полета и экономически более эффективной, позволит снизить расходы на транспортировку полезной нагрузки на орбиту ИСЗ в 100 раз и это будет иметь большое значение для дальнейшего прогресса космонавтики. [8—12] Программы NASA пилотируемых космических полетов на 70-е годы приведены в таблице 01.

Литература

1. Senate approves space shuttle funding. Aerospace Daily -1971 49 № 42 ЭИ АиР, 1971, № 41; РЖ, 1971, 11.41.49[2])

2. Shuttle promises billions of dollars in cost savings – mathematica. Space Bus. Daily, 1971, 56, № 33, .РЖ, 1971, 11.41.55

3. Congress blocks shuttle funding cuts. Aviat. Week and Space Technol., 1971, 95, № 1, ЭИ АиР, 1971, № 41; РЖ, 1971, 11.41.102

4. Phased approach to space shuttle development studied by NASA. Aerospace Daily, 1971, 48, № 33, ЭИ АиР, 1971, № 41; РЖ, 1971, 11.41.19

5. Nau R. A. Meeting space shuttle technology requirements at minimum cost. Pap. ASME, 1970, № AV/SpT—17, РЖ, 1971, 10.41.175

6 Milton J. F., Schramn W. B. Space shuttle vehicle concept and technology requirements. Pap. ASME, 1970, № AV/SpT-21, ЭИ АиР, 1971, № 42, РЖ, 1971. 10.41.178

7. Titus R. R. Early manned exploration of the planets. J. Spacecraft and Rockets, 1971, 8, № 5, ЭИ АиР, 1971, № 40, РЖ, 1971, 11.41.199

8. Advanced lunar operation keyed to nuclear shuttles. Aviat. Week and Space Technol., 1963, 91, № 6, ЭИ АиР, 1970, № 9

9. Bock E. H., Peters С. F., Siden L. E. Stage characteristics of an orbit—to—orbit shuttle designed for launch in an earth-to-orbit shuttle-vehicle. AIAA Paper № 70—268, ЭИ АиР, 1970, № 32

10. Nixon endorses Space Shuttle, calls for 5,5 billion +20% over next six years. Aerospace Daily, 1972, 53, № 4

11. Shuttle shapes up. Flight international, 1972, 101, № 3280, РЖ, 1972, 5.41.150

12. A shuttle decision. Flight International, 1972, 101, № 3279, РЖ, 1972, 5.41.20