Leste 1 que criou. Enciclopédia Escolar. A fase inicial da exploração espacial

O primeiro voo tripulado ao espaço foi um verdadeiro avanço, confirmando o alto nível científico e técnico da URSS e acelerando o desenvolvimento do programa espacial nos Estados Unidos. Enquanto isso, esse sucesso foi precedido por um trabalho árduo na criação de mísseis balísticos intercontinentais, cujo progenitor foi o V-2 desenvolvido na Alemanha nazista.

Feito na Alemanha

O V-2, também conhecido como V-2, Vergeltungswaffe-2, A-4, Aggregat-4 e "Arma da Retribuição", foi criado na Alemanha nazista no início da década de 1940 sob a direção do designer Wernher von Braun. Foi o primeiro míssil balístico do mundo. "V-2" entrou em serviço com a Wehrmacht no final da Segunda Guerra Mundial e foi usado principalmente para ataques contra cidades britânicas.

Modelo do foguete "V-2" e uma foto do filme "Garota na Lua". Foto por Raboe001 de wikipedia.org

O foguete alemão era um foguete de combustível líquido de estágio único. O V-2 foi lançado verticalmente, e a navegação na parte ativa da trajetória foi realizada por um sistema de controle giroscópico automático, que incluía mecanismos de software e instrumentos de medição de velocidade. O míssil balístico alemão era capaz de atingir alvos inimigos a uma distância de até 320 quilômetros, e a velocidade máxima de voo do V-2 atingiu 1,7 mil metros por segundo. A ogiva V-2 foi equipada com 800 kg de ammotol.

Os foguetes alemães tinham baixa precisão e não eram confiáveis, eram usados ​​principalmente para intimidar a população civil e não tinham significado militar perceptível. No total, durante a Segunda Guerra Mundial, a Alemanha produziu mais de 3,2 mil lançamentos de V-2. Cerca de três mil pessoas morreram com essas armas, principalmente entre a população civil. A principal conquista do foguete alemão foi a altura de sua trajetória, que chegou a cem quilômetros.

O V-2 é o primeiro foguete do mundo a fazer um voo espacial suborbital. No final da Segunda Guerra Mundial, as amostras do V-2 caíram nas mãos dos vencedores, que começaram a desenvolver seus próprios mísseis balísticos com base nele. Programas baseados na experiência do V-2 foram liderados pelos EUA e pela URSS e, posteriormente, pela China. Em particular, os mísseis balísticos soviéticos R-1 e R-2, criados por Sergei Korolev, foram baseados precisamente no projeto V-2 no final da década de 1940.

A experiência desses primeiros mísseis balísticos soviéticos foi posteriormente levada em consideração ao criar R-7s intercontinentais mais avançados, cuja confiabilidade e potência eram tão grandes que começaram a ser usadas não apenas nas forças armadas, mas também no programa espacial. Para ser justo, deve-se notar que, de fato, a URSS deve seu programa espacial ao primeiro V-2, lançado na Alemanha, com uma imagem do filme Mulher na Lua de 1929 pintada na fuselagem.

família intercontinental

Em 1950, o Conselho de Ministros da URSS adotou uma resolução sob a qual começaram os trabalhos de pesquisa no campo da criação de mísseis balísticos com um alcance de voo de cinco a dez mil quilômetros. Inicialmente, mais de dez diferentes escritórios de design participaram do programa. Em 1954, o trabalho na criação de um míssil balístico intercontinental foi confiado ao Central Design Bureau No. 1, sob a liderança de Sergei Korolev.

No início de 1957, o foguete, que recebeu a designação R-7, bem como as instalações de teste na área da vila de Tyura-Tam, estavam prontos e os testes começaram. O primeiro lançamento do R-7, que ocorreu em 15 de maio de 1957, não teve sucesso - logo após receber o comando de lançamento, ocorreu um incêndio na cauda do foguete e o foguete explodiu. Testes repetidos ocorreram em 12 de julho de 1957 e também não tiveram sucesso - o míssil balístico desviou da trajetória dada e foi destruído. A primeira série de testes foi reconhecida como uma falha completa e, durante as investigações, foram reveladas falhas de projeto no R-7.

Deve-se notar que os problemas foram corrigidos rapidamente. Já em 21 de agosto de 1957, o R-7 foi lançado com sucesso e, em 4 de outubro e 3 de novembro do mesmo ano, o foguete já foi usado para lançar os primeiros satélites artificiais da Terra.

O R-7 era um foguete de dois estágios de propelente líquido. A primeira etapa consistiu em quatro blocos laterais cônicos de 19 metros de comprimento e três metros de diâmetro. Eles estavam localizados simetricamente ao redor do bloco central, o segundo estágio. Cada bloco do primeiro estágio foi equipado com motores RD-107, criados pela OKB-456 sob a liderança do acadêmico Valentin Glushko. Cada motor tinha seis câmaras de combustão, duas das quais eram usadas como direção. O RD-107 trabalhou em uma mistura de oxigênio líquido e querosene.

O RD-108, que foi estruturalmente baseado no RD-107, foi usado como motor de segundo estágio. O RD-108 foi distinguido por um grande número de câmaras de direção e foi capaz de trabalhar por mais tempo do que as usinas dos blocos do primeiro estágio. A partida dos motores do primeiro e segundo estágios foi realizada simultaneamente durante o lançamento no solo com a ajuda de piro-ignitores em cada uma das 32 câmaras de combustão.

Em geral, o projeto do R-7 acabou sendo tão bem-sucedido e confiável que toda uma família de veículos de lançamento foi criada com base em um míssil balístico intercontinental. Estamos falando de mísseis como Sputnik, Vostok, Voskhod e Soyuz. Esses foguetes realizaram o lançamento de satélites terrestres artificiais em órbita. Em foguetes desta família, os lendários Belka e Strelka e o cosmonauta Yuri Gagarin fizeram seu primeiro voo espacial.

"Leste"

O foguete transportador de três estágios "Vostok" da família R-7 foi amplamente utilizado no primeiro estágio do programa espacial da URSS. Em particular, com sua ajuda, todas as espaçonaves da série Vostok, a espaçonave Luna (com índices de 1A, 1B e até 3), alguns satélites das séries Kosmos, Meteor e Elektron foram colocados em órbita. O desenvolvimento do veículo de lançamento Vostok começou no final da década de 1950.

Veículo de lançamento "Vostok". Foto de sao.mos.ru

O primeiro lançamento de foguete, realizado em 23 de setembro de 1958, não teve sucesso, como a maioria dos outros lançamentos da primeira etapa de testes. No total, foram feitos 13 lançamentos na primeira etapa, dos quais apenas quatro foram reconhecidos como bem sucedidos, incluindo o voo dos cães Belka e Strelka. Lançamentos subsequentes do veículo de lançamento, também criado sob a direção de Korolev, foram em sua maioria bem-sucedidos.

Assim como o R-7, o primeiro e segundo estágios do "Vostok" consistiam em cinco blocos (de "A" a "D"): quatro blocos laterais de 19,8 metros de comprimento e diâmetro máximo de 2,68 metros e um bloco central de 28,75 metros. metros de comprimento metros e o maior diâmetro de 2,95 metros. Os blocos laterais foram localizados simetricamente ao redor do segundo estágio central. Eles usaram motores líquidos já comprovados RD-107 e RD-108. O terceiro estágio incluiu o bloco "E" com um motor líquido RD-0109.

Cada motor dos blocos do primeiro estágio tinha um empuxo a vácuo de um meganewton e consistia em quatro câmaras de combustão principais e duas de direção. Ao mesmo tempo, cada bloco lateral foi equipado com lemes de ar adicionais para controle de voo na seção atmosférica da trajetória. O motor de foguete de segundo estágio tinha um empuxo a vácuo de 941 kilonewtons e consistia em quatro câmaras de combustão principais e quatro de direção. O motor do terceiro estágio era capaz de fornecer 54,4 kilonewtons de empuxo e tinha quatro bocais de direção.

A instalação do veículo lançado ao espaço foi realizada no terceiro estágio sob a carenagem da cabeça, que o protegeu dos efeitos adversos ao passar por densas camadas da atmosfera. O foguete Vostok com um peso de lançamento de até 290 toneladas era capaz de lançar uma carga útil de até 4,73 toneladas no espaço. Em geral, o voo decorreu de acordo com o seguinte esquema: a ignição dos motores do primeiro e segundo estágios foi realizada simultaneamente no solo. Depois que o combustível dos blocos laterais acabou, eles foram separados do central, que continuou seu trabalho.

Depois de passar pelas densas camadas da atmosfera, a carenagem do cabeçote foi solta, e então o segundo estágio foi separado e o motor do terceiro estágio foi acionado, que foi desligado com a separação do bloco da espaçonave após atingir a velocidade de projeto correspondente para o lançamento da nave espacial em uma determinada órbita.

"Vostok-1"

Para o primeiro lançamento de um homem ao espaço, foi usada a espaçonave Vostok-1, projetada para realizar voos em órbita baixa da Terra. O desenvolvimento do aparelho da série Vostok começou no final da década de 1950 sob a liderança de Mikhail Tikhonravov e foi concluído em 1961. A essa altura, sete lançamentos de teste haviam sido feitos, incluindo dois com bonecos humanos e animais experimentais. Em 12 de abril de 1961, a espaçonave Vostok-1, lançada às 9h07 do Cosmódromo de Baikonur, colocou o piloto-cosmonauta Yuri Gagarin em órbita. O dispositivo completou uma órbita ao redor da Terra em 108 minutos e pousou às 10h55 perto da vila de Smelovka, na região de Saratov.

A massa do navio em que um homem foi ao espaço pela primeira vez era de 4,73 toneladas. "Vostok-1" tinha um comprimento de 4,4 metros e um diâmetro máximo de 2,43 metros. O Vostok-1 incluía um veículo de descida esférica pesando 2,46 toneladas e 2,3 metros de diâmetro e um compartimento de instrumentos cônico pesando 2,27 toneladas e com diâmetro máximo de 2,43 metros. A massa de proteção térmica foi de cerca de 1,4 toneladas. Todos os compartimentos foram interligados com bandas metálicas e fechaduras pirotécnicas.

O equipamento da espaçonave incluía sistemas de controle de voo automático e manual, orientação automática ao Sol, orientação manual à Terra, suporte à vida, fonte de alimentação, controle térmico, pouso, comunicações, bem como equipamento de radiotelemetria para monitorar a condição do astronauta, um sistema de televisão e um sistema de controle de parâmetros de órbita e determinação de direção do aparelho, bem como o sistema do sistema de propulsão de freio.

O painel de instrumentos da nave Vostok. Foto de dic.academic.ru

Juntamente com o terceiro estágio do veículo de lançamento Vostok-1, pesava 6,17 toneladas e seu comprimento combinado era de 7,35 metros. O veículo de descida estava equipado com duas janelas, uma das quais localizada na escotilha de entrada e a segunda - aos pés do astronauta. O próprio astronauta foi colocado em um assento ejetável, no qual teve que deixar o aparelho a uma altitude de sete quilômetros. A possibilidade de um pouso conjunto do veículo de descida e do astronauta também foi prevista.

É curioso que a Vostok-1 também tivesse um dispositivo para determinar a localização exata da nave acima da superfície da Terra. Era um pequeno globo com um mecanismo de relógio, que mostrava a localização do navio. Com a ajuda de tal dispositivo, o cosmonauta poderia tomar a decisão de iniciar uma manobra de retorno.

O esquema de operação do aparelho durante o pouso foi o seguinte: no final do voo, o sistema de propulsão de frenagem desacelerou o movimento do Vostok-1, após o que os compartimentos foram separados e a separação do veículo de descida começou. A uma altitude de sete quilômetros, o cosmonauta ejetou: sua descida e a descida da cápsula foram realizadas de paraquedas separadamente. Era para ser assim de acordo com as instruções, mas na conclusão do primeiro voo tripulado para o espaço, quase tudo foi completamente diferente.

O nascimento da "União"

Os primeiros satélites tripulados da série Vostok (índice 3KA) foram criados para resolver uma estreita gama de tarefas - em primeiro lugar, ficar à frente dos americanos e, em segundo lugar, determinar as possibilidades de vida e trabalho no espaço, estudar as condições fisiológicas reações de uma pessoa a fatores orbitais. O navio lidou brilhantemente com as tarefas atribuídas. Com sua ajuda, foi realizado o primeiro avanço tripulado no espaço (“Vostok”), ocorreu a primeira missão orbital diária do mundo (“Vostok-2”), bem como os primeiros voos em grupo de veículos tripulados (“Vostok-3”) ” - “Vostok-4” e “Vostok-5” - “Vostok-6”). A primeira mulher foi ao espaço também neste navio ("Vostok-6").

O desenvolvimento dessa direção foram os veículos com índices 3KV e 3KD, com a ajuda dos quais foram realizados o primeiro voo orbital de uma tripulação de três cosmonautas (“Voskhod”) e a primeira caminhada espacial tripulada (“Voskhod-2”).

No entanto, mesmo antes de todos esses recordes serem estabelecidos, ficou claro para os líderes, projetistas e projetistas do Royal Experimental Design Bureau (OKB-1) que não o Vostok, mas outro navio, mais avançado e seguro, seria mais adequado para resolver problemas promissores, com capacidades estendidas, recursos de sistema aumentados, convenientes para o trabalho e confortáveis ​​para a vida da tripulação, proporcionando modos de descida mais suaves e maior precisão de pouso. Para aumentar o "retorno" científico e aplicado, era necessário aumentar o tamanho da tripulação, introduzindo especialistas estreitos - médicos, engenheiros, cientistas. Além disso, já na virada das décadas de 1950 e 1960, era óbvio para os criadores da tecnologia espacial que, para explorar ainda mais o espaço sideral, era necessário dominar as tecnologias de rendezvous e docking em órbita para montar estações e complexos interplanetários .

No verão de 1959, OKB-1 começou a procurar o aparecimento de uma espaçonave tripulada promissora. Depois de discutir as metas e objetivos do novo produto, decidiu-se desenvolver um dispositivo bastante versátil, adequado tanto para voos próximos à Terra quanto para missões lunares. Em 1962, como parte desses estudos, foi iniciado um projeto que recebeu o nome complicado de "Complexo de Montagem de Naves Espaciais em Órbita de Satélites da Terra" e o código curto "Soyuz". A principal tarefa do projeto, durante a solução da qual deveria dominar a montagem orbital, era o voo ao redor da lua. O elemento tripulado do complexo, que tinha o índice 7K-9K-11K, foi chamado de "navio" e o nome próprio "Soyuz".

Sua diferença fundamental em relação aos seus antecessores era a possibilidade de atracar com outros veículos do complexo 7K-9K-11K, voar por longas distâncias (até a órbita da Lua), entrar na atmosfera terrestre em uma segunda velocidade cósmica e pousar em uma determinada área do território da União Soviética. Uma característica distintiva da "União" foi o layout. Consistia em três compartimentos: domiciliar (BO), instrumental-agregado (PAO) e veículo descendente (SA). Esta decisão permitiu fornecer um volume habitável aceitável para uma tripulação de duas ou três pessoas sem um aumento significativo da massa da estrutura do navio. O fato é que os veículos de descida Vostokov e Voskhod, cobertos com uma camada de proteção térmica, continham sistemas necessários não apenas para a descida, mas para todo o voo orbital. Ao movê-los para outros compartimentos que não possuem proteção térmica pesada, os projetistas poderiam reduzir significativamente o volume total e a massa do veículo de descida e, portanto, aliviar significativamente todo o navio.

Devo dizer que, de acordo com os princípios de divisão em compartimentos, a Soyuz não era muito diferente de seus concorrentes no exterior - as espaçonaves Gemini e Apollo. No entanto, os americanos, que têm uma grande vantagem no campo da microeletrônica com alto recurso, conseguiram criar dispositivos relativamente compactos sem dividir o volume vivo em compartimentos independentes.

Devido ao fluxo simétrico ao retornar do espaço, os veículos de descida esférica de Vostok e Voskhod só podiam realizar uma descida balística descontrolada com sobrecargas bastante grandes e baixa precisão. A experiência dos primeiros voos mostrou que essas naves durante o pouso podiam se desviar de um determinado ponto em centenas de quilômetros, o que dificultou muito o trabalho de especialistas na busca e evacuação de astronautas, aumentando drasticamente o contingente de forças e meios envolvidos na solução desse problema. problema, muitas vezes forçando-os a se dispersarem por um vasto território. Por exemplo, Voskhod-2 pousou com um desvio significativo do ponto calculado em um local tão difícil de alcançar que os motores de busca conseguiram evacuar a tripulação do navio apenas no terceiro (!) Dia.

O veículo de descida da Soyuz adquiriu uma forma segmentar-cônica de um “farol” e, quando uma certa centralização foi escolhida, voou na atmosfera com um ângulo de ataque equilibrado. O fluxo assimétrico gerou sustentação e deu ao aparelho "qualidade aerodinâmica". Este termo define a razão de sustentação para arrasto no sistema de coordenadas de fluxo em um determinado ângulo de ataque. Para a Soyuz, não excedeu 0,3, mas isso foi suficiente para aumentar a precisão de pouso em uma ordem de magnitude (de 300–400 km para 5–10 km) e reduzir as forças G por um fator de dois (de 8–400 km para 5–10 km). 10 a 3-5 unidades) ao descer, tornando o pouso muito mais confortável.

O “Complexo de Montagem de Naves Espaciais em Órbita de Satélites da Terra” não foi implementado em sua forma original, mas tornou-se o ancestral de inúmeros projetos. O primeiro foi 7K-L1 (conhecido sob o nome aberto "Zond"). Em 1967-1970, sob este programa, 14 tentativas foram feitas para lançar análogos não tripulados desta espaçonave tripulada, 13 das quais foram destinadas a voar ao redor da lua. Infelizmente, por várias razões, apenas três podem ser consideradas bem-sucedidas. As coisas não aconteceram nas missões tripuladas: depois que os americanos voaram ao redor da lua e pousaram na superfície lunar, o interesse da liderança do país no projeto desapareceu e o 7K-L1 foi fechado.

O orbitador lunar 7K-LOK fazia parte do complexo lunar tripulado N-1 - L-3. Entre 1969 e 1972, o foguete superpesado soviético N-1 foi lançado quatro vezes, e cada vez com um acidente. O único 7K-LOK "quase em tempo integral" morreu em um acidente em 23 de novembro de 1972 no último lançamento do porta-aviões. Em 1974, o projeto da expedição soviética à lua foi interrompido e, em 1976, foi finalmente cancelado.

Por várias razões, os ramos "lunar" e "orbital" do projeto 7K-9K-11K não se enraizaram, mas a família de espaçonaves tripuladas para realizar operações de "treinamento" para encontros e ancoragem em órbita próxima à Terra levou lugar e foi desenvolvido. Ele se ramificou do tema Soyuz em 1964, quando foi decidido realizar a montagem não em voos lunares, mas em voos próximos da Terra. Assim surgiu o 7K-OK, que herdou o nome Soyuz. As tarefas principais e auxiliares do programa inicial (descida controlada na atmosfera, atracação em órbita próxima à Terra em versões não tripuladas e tripuladas, a transição de astronautas de nave para nave através do espaço aberto, os primeiros voos autônomos recordes para a duração ) foram concluídos em 16 lançamentos da Soyuz (oito deles passaram em uma versão tripulada, sob o nome "genérico") até o verão de 1970.

⇡ Otimização de tarefas

No início da década de 1970, o Central Design Bureau of Experimental Machine Building (TsKBEM, como OKB-1 ficou conhecido desde 1966) baseado nos sistemas da espaçonave 7K-OK e no corpo da estação orbital tripulada OPS Almaz, projetada em OKB-52 V. N Chelomeya, desenvolveu uma estação orbital de longo prazo DOS-7K ("Salyut"). O início da operação desse sistema tornou os voos autônomos de navios sem sentido. As estações espaciais forneceram um volume muito maior de resultados valiosos devido ao trabalho mais longo dos astronautas em órbita e à disponibilidade de espaço para instalar vários equipamentos de pesquisa complexos. Assim, a nave que leva a tripulação à estação e a devolve à Terra passou de uma nave multifuncional para uma nave de transporte de propósito único. Esta tarefa foi confiada aos veículos tripulados da série 7K-T, criados com base na Soyuz.

Duas catástrofes de navios baseados em 7K-OK, que ocorreram em um período de tempo relativamente curto (Soyuz-1 em 24 de abril de 1967 e Soyuz-11 em 30 de junho de 1971), forçaram os desenvolvedores a reconsiderar o conceito de segurança de veículos de esta série e modernizar uma série de sistemas básicos, o que afetou negativamente as capacidades das naves (o período de voo autônomo foi drasticamente reduzido, a tripulação foi reduzida de três para dois cosmonautas, que agora voavam em trechos críticos da trajetória vestidos de emergência trajes de resgate).

A operação da espaçonave de transporte do tipo 7K-T continuou a entregar cosmonautas a estações orbitais de primeira e segunda geração, mas revelou uma série de grandes deficiências devido à imperfeição dos sistemas de serviço da Soyuz. Em particular, o controle do movimento da nave em órbita estava muito "amarrado" à infraestrutura terrestre para rastreamento, controle e emissão de comandos, e os algoritmos usados ​​não eram seguros contra erros. Como a URSS não tinha a capacidade de colocar pontos de comunicação terrestre ao longo de toda a superfície do globo ao longo da rota, o voo de naves espaciais e estações orbitais ocorreu fora da zona de visibilidade de rádio por uma parte significativa do tempo. Muitas vezes, a tripulação não conseguia se defender de situações de emergência que ocorriam na parte “morta” da órbita, e as interfaces “homem-máquina” eram tão imperfeitas que não permitiam que o astronauta utilizasse totalmente as capacidades. O abastecimento de combustível para manobras era insuficiente, muitas vezes impedindo repetidas tentativas de atracação, por exemplo, em caso de dificuldades durante a aproximação à estação. Em muitos casos, isso levou à interrupção de todo o programa de voo.

Para explicar como os desenvolvedores conseguiram lidar com a solução deste e de vários outros problemas, devemos voltar um pouco no tempo. Inspirado pelo sucesso do chefe OKB-1 no campo de voos tripulados, o ramo Kuibyshev da empresa - agora o Progress Rocket and Space Center (RKC) - sob a liderança de D.I. Kozlov em 1963 iniciou estudos de projeto sobre a pesquisa militar navio 7K-VI, que, entre outras coisas, se destinava a missões de reconhecimento. Não discutiremos o próprio problema da presença de uma pessoa em um satélite de reconhecimento fotográfico, que agora parece no mínimo estranho - diremos apenas que em Kuibyshev, com base nas soluções técnicas da Soyuz, a aparência de um veículo tripulado foi formada , que difere significativamente de seu progenitor, mas está focado no lançamento usando um veículo lançador da mesma família que lançou navios dos tipos 7K-OK e 7K-T.

O projeto, que contava com vários destaques, nunca viu espaço, e foi fechado em 1968. A principal razão é geralmente considerada o desejo da administração do TsKBEM de monopolizar o assunto de voos tripulados no departamento de design principal. Ele propôs, em vez de uma espaçonave 7K-VI, projetar a estação de pesquisa orbital Soyuz-VI (OIS) a partir de dois componentes - a unidade orbital (OB-VI), cujo desenvolvimento foi confiado à filial em Kuibyshev e o transporte tripulado veículo (7K-S), que foi projetado por conta própria em Podlipki.

Muitas decisões e desenvolvimentos feitos tanto na filial quanto no escritório principal de design foram envolvidos, no entanto, o cliente, o Ministério da Defesa da URSS, reconheceu o já mencionado complexo baseado no Almaz OPS como um meio de reconhecimento mais promissor.

Apesar do encerramento do projeto Soyuz-VI e da transferência de forças TsKBEM significativas para o programa Salyut DOS, o trabalho no navio 7K-S continuou: os militares estavam prontos para usá-lo para voos experimentais autônomos com uma tripulação de dois, e o os desenvolvedores viram no projeto a possibilidade de criar com base em 7K-S modificações do navio para diversos fins.

Curiosamente, o design foi realizado por uma equipe de especialistas não relacionados à criação de 7K-OK e 7K-T. A princípio, os desenvolvedores tentaram, mantendo o layout geral, melhorar características do navio como autonomia e capacidade de manobrar em uma ampla faixa, alterando a estrutura de energia e os locais de sistemas modificados individuais. No entanto, à medida que o projeto avançava, ficou claro que uma melhoria fundamental na funcionalidade só é possível com mudanças fundamentais.

Em última análise, o projeto teve diferenças fundamentais em relação ao modelo base. 80% dos sistemas de bordo 7K-S foram desenvolvidos de novo ou significativamente modernizados; base de elementos moderna foi usada no equipamento. Em particular, o novo sistema de controle de movimento Chaika-3 foi construído com base em um complexo de computador digital de bordo baseado no computador Argon-16 e um sistema de navegação inercial strapdown. A diferença fundamental do sistema foi a transição do controle de movimento direto baseado em dados de medição para o controle baseado em um modelo de movimento do navio corrigido implementado no computador de bordo. Os sensores do sistema de navegação mediram velocidades angulares e acelerações lineares em um sistema de coordenadas vinculado, que, por sua vez, foram simulados em um computador. O "Chaika-3" calculou os parâmetros de movimento e controlou automaticamente o navio nos modos ideais com o menor consumo de combustível, realizou o autocontrole com a transição - se necessário - para programas e meios de backup, fornecendo informações à tripulação no visor.

O console dos cosmonautas instalado no veículo de descida tornou-se fundamentalmente novo: os principais meios de exibição de informações tinham consoles de comando e sinal do tipo matriz e um indicador eletrônico combinado baseado em um cinescópio. Fundamentalmente novos eram os dispositivos para troca de informações com o computador de bordo. E mesmo que o primeiro display eletrônico doméstico tivesse (como alguns especialistas brincaram) uma “interface de inteligência de galinha”, isso já era um passo significativo para cortar o “cordão umbilical” de informações que liga a nave à Terra.

Um novo sistema de propulsão foi desenvolvido com um único sistema de combustível para o motor principal e micromotores de ancoragem e orientação. Tornou-se mais confiável e continha mais combustível do que antes. Os painéis solares removidos após a Soyuz-11 para relâmpagos foram devolvidos ao navio, o sistema de resgate de emergência, pára-quedas e motores de pouso suave foram melhorados. Ao mesmo tempo, o navio permaneceu muito semelhante ao protótipo 7K-T.

Em 1974, quando o Ministério da Defesa da URSS decidiu abandonar as missões autônomas de pesquisa militar, o projeto foi reorientado para transportar voos para estações orbitais, e a tripulação foi aumentada para três pessoas, vestidas com roupas de resgate de emergência atualizadas.

⇡ Outro navio e seu desenvolvimento

O navio recebeu a designação 7K-ST. Devido à totalidade de inúmeras mudanças, eles até planejaram dar um novo nome - "Vityaz", mas no final o designaram como "Soyuz T". O primeiro voo não tripulado do novo dispositivo (ainda na versão 7K-S) foi feito em 6 de agosto de 1974, e a primeira Soyuz T-2 tripulada (7K-ST) foi lançada apenas em 5 de junho de 1980. Uma jornada tão longa para missões regulares deveu-se não apenas à complexidade das novas soluções, mas também a uma certa oposição da “velha” equipe de desenvolvimento, que continuou a refinar e operar o 7K-T em paralelo - de abril de 1971 a maio 1981, o "velho" navio voou 31 vezes sob a designação "Soyuz" e 9 vezes como satélite "Cosmos". Para comparação: de abril de 1978 a março de 1986, 7K-S e 7K-ST fizeram 3 voos não tripulados e 15 tripulados.

No entanto, tendo conquistado um lugar ao sol, a Soyuz T acabou por se tornar o “cavalo de batalha” da cosmonáutica tripulada doméstica - foi a partir dela que o desenho do próximo modelo (7K-STM), destinado a voos de transporte para altas estações orbitais de latitude, começou. Supunha-se que o DOS de terceira geração operaria em órbita com inclinação de 65° para que sua trajetória de voo capturasse a maior parte do território do país: ao ser lançado em órbita com inclinação de 51°, tudo o que restasse ao norte do caminho é inacessível para instrumentos destinados à observação de órbitas.

Como o veículo de lançamento Soyuz-U, ao lançar veículos para estações de alta latitude, carecia de aproximadamente 350 kg de massa de carga útil, ele não poderia colocar a nave na configuração padrão na órbita desejada. Era necessário compensar a perda de capacidade de carga, bem como criar uma modificação do navio com maior autonomia e capacidade de manobra ainda maior.

O problema com o foguete foi resolvido transferindo os motores do segundo estágio do transportador (recebeu a designação "Soyuz-U2") para o novo combustível de hidrocarboneto sintético de alta energia "syntin" ("ciclina").

A versão "ciclina" do veículo de lançamento Soyuz-U2 voou de dezembro de 1982 a julho de 1993. Foto por Roscosmos

E o navio foi redesenhado, equipado com um sistema de propulsão aprimorado de alta confiabilidade com maior suprimento de combustível, bem como novos sistemas - em particular, o antigo sistema de encontro ("Agulha") foi substituído por um novo ("Kurs") , que permite acoplar sem reorientar a estação. Agora, todos os modos de mira, incluindo a Terra e o Sol, podiam ser executados automaticamente ou com a participação da tripulação, e a abordagem era realizada com base em cálculos da trajetória relativa do movimento e manobras ótimas - eram realizadas usando o computador de bordo usando informações do sistema Kurs. Para a duplicação, foi introduzido um modo de controle de teleoperador (TORU), que permitia, em caso de falha do Kurs, o astronauta da estação assumir o controle e acoplar manualmente a espaçonave.

O navio pode ser controlado por um link de rádio de comando ou por uma tripulação usando novos dispositivos de entrada e exibição a bordo. O sistema de comunicação atualizado possibilitou, durante um voo autônomo, o contato com a Terra através da estação para a qual a nave voava, o que ampliou significativamente a zona de visibilidade de rádio. O sistema de propulsão do sistema de resgate de emergência e pára-quedas foram redesenhados novamente (nylon leve foi usado para cúpulas e um análogo doméstico de Kevlar foi usado para linhas).

O projeto do navio do próximo modelo - 7K-STM - foi lançado em abril de 1981, e os testes de voo começaram com o lançamento não tripulado da Soyuz TM em 21 de maio de 1986. Infelizmente, a estação da terceira geração acabou sendo apenas uma - "Mir", e voou ao longo da órbita "antiga" com uma inclinação de 51 °. Mas os voos tripulados de naves espaciais, que começaram em fevereiro de 1987, garantiram não apenas o sucesso da operação deste complexo, mas também o estágio inicial da operação da ISS.

Ao projetar o complexo orbital acima, a fim de reduzir significativamente a duração das órbitas "cegas", foi feita uma tentativa de criar um sistema de comunicação, monitoramento e controle por satélite baseado em satélites de retransmissão geoestacionários Altair, pontos de retransmissão terrestre e o correspondente equipamento de rádio a bordo . Tal sistema foi usado com sucesso no controle de voo durante a operação da estação Mir, mas naquela época eles ainda não podiam equipar navios do tipo Soyuz com tal equipamento.

Desde 1996, devido ao alto custo e falta de depósitos de matéria-prima em território russo, o uso de "sintin" teve que ser abandonado: começando com a Soyuz TM-24, todas as naves tripuladas retornaram ao porta-aviões Soyuz-U. O problema da energia insuficiente surgiu novamente, que deveria ser resolvido com o alívio do navio e a modernização do foguete.

De maio de 1986 a abril de 2002, foram lançados 33 veículos tripulados e 1 não tripulado da série 7K-STM - todos eles sob a designação Soyuz TM.

A próxima modificação do navio foi criada para operação em missões internacionais. Seu projeto coincidiu com o desenvolvimento da ISS, mais precisamente com a integração mútua do projeto American Freedom e o russo Mir-2. Como a construção deveria ser realizada por ônibus americanos, que não poderiam permanecer em órbita por muito tempo, um aparato de resgate deveria estar constantemente em serviço como parte da estação, capaz de devolver a tripulação à Terra com segurança no caso de uma emergência.

Os Estados Unidos trabalharam no "táxi espacial" CRV (Crew Return Vehicle) baseado no aparelho com o corpo de apoio X-38, e a Rocket and Space Corporation (RKK) "Energy" (como a empresa acabou ficando conhecida como a sucessora do "real" OKB-1 ) propôs um navio do tipo cápsula baseado em um veículo de descida Soyuz massivamente ampliado. Ambos os dispositivos deveriam ser entregues à ISS no compartimento de carga do ônibus espacial, que, além disso, era considerado o principal meio de voo da tripulação da Terra para a estação e vice-versa.

Em 20 de novembro de 1998, o primeiro elemento da ISS foi lançado ao espaço - o bloco de carga funcional Zarya, criado na Rússia com dinheiro americano. A construção começou. Nesta fase, as partes realizaram a entrega de tripulações em regime de paridade - por ônibus espaciais e Soyuz-TM. As grandes dificuldades técnicas que impediram o projeto do CRV e uma significativa superação do orçamento forçaram a interrupção do desenvolvimento do navio de resgate americano. Um navio especial de resgate russo também não foi criado, mas o trabalho nessa direção recebeu uma continuação inesperada (ou natural?)

Em 1º de fevereiro de 2003, o ônibus espacial Columbia foi perdido ao retornar de órbita. Não havia ameaça real de fechamento do projeto da ISS, mas a situação acabou sendo crítica. As partes lidaram com a situação reduzindo a tripulação do complexo de três para duas pessoas e aceitando a proposta russa de serviço permanente na estação da russa Soyuz TM. Em seguida, a espaçonave tripulada de transporte Soyuz TMA modificada, criada com base no 7K-STM no âmbito do acordo interestadual anteriormente alcançado entre a Rússia e os Estados Unidos, como parte integrante do complexo da estação orbital, foi lançada. Seu principal objetivo era garantir o resgate da tripulação principal da estação e a entrega de expedições visitantes.

De acordo com os resultados de voos anteriores de tripulações internacionais na Soyuz TM, o design do novo navio levou em consideração requisitos antropométricos específicos (daí a letra “A” na designação do modelo): entre os astronautas americanos existem pessoas bastante diferentes dos cosmonautas russos em altura e peso, além disso, tanto para cima quanto para baixo (ver tabela). Deve-se dizer que essa diferença afetou não apenas o conforto de colocação no veículo de descida, mas também o alinhamento, que era importante para um pouso seguro ao retornar de órbita e exigia uma modificação no sistema de controle de descida.

Parâmetros antropométricos dos tripulantes das naves Soyuz TM e Soyuz TMA

Opções	Soyuz TM	Soyuz TMA
1. Altura, cm
. posição máxima	182	190
. posição mínima	164	150
. máximo sentado	94	99
2. Busto, cm
. máximo	112	não limitado
. mínimo	96	não limitado
3. Peso corporal, kg
. máximo	85	95
. mínimo	56	50
4. Comprimento máximo do pé, cm	-	29,5

O veículo de descida Soyuz TMA foi equipado com três assentos alongados recentemente desenvolvidos com novos amortecedores de quatro modos, que são ajustáveis ​​de acordo com o peso do cosmonauta. O equipamento nas áreas adjacentes aos assentos foi reconfigurado. No interior da carroçaria do veículo de descida, na zona dos degraus dos bancos direito e esquerdo, foram feitas estampagens com cerca de 30 mm de profundidade, o que possibilitou colocar astronautas altos em cadeiras alongadas. O conjunto de potência do casco e a colocação de tubulações e cabos mudaram, a zona de passagem pelo bueiro de entrada se expandiu. Foi instalado um novo painel de controlo, de altura reduzida, uma nova unidade de refrigeração e secagem, uma unidade de armazenamento de informação e outros sistemas novos ou melhorados. O cockpit, se possível, foi limpo de elementos salientes, movendo-os para locais mais convenientes.

Sistemas de controle e indicação instalados no veículo de descida Soyuz TMA: 1 - comandante e engenheiro de voo-1 possuem painéis de controle integrados (InPU) à sua frente; 2 - teclado numérico para digitação de códigos (para navegação no display InPU); 3 — unidade de controle do marcador (para navegação no display InPU); 4 - bloco de indicação eletroluminescente do estado atual dos sistemas; 5 - válvulas rotativas manuais RPV-1 e RPV-2, responsáveis ​​pelo preenchimento das linhas respiratórias com oxigênio; 6 — válvula eletropneumática para fornecimento de oxigênio durante o pouso; 7 - o comandante do navio observa a atracação através do periscópio "Vizir special cosmonaut (VSK)"; 8 - com a ajuda do manche de controle de movimento (THROT), o navio recebe aceleração linear (positiva ou negativa); 9 - com a ajuda do botão de controle de orientação (ORC), o navio é girado; 10 - ventilador da unidade de secagem por refrigeração (XSA), que retira calor e excesso de umidade do navio; 11 - interruptores para ligar a ventilação dos trajes espaciais durante o pouso; 12 - voltímetro; 13 - caixa de fusíveis; 14 - botão para iniciar a conservação da nave após atracar na estação orbital

Mais uma vez, o complexo de auxílios de pouso foi finalizado - tornou-se mais confiável e possibilitou reduzir as sobrecargas que ocorrem após a descida em um sistema de pára-quedas de reserva.

O problema de resgatar uma tripulação de seis pessoas da ISS foi finalmente resolvido pela presença simultânea de duas Soyuz na estação, que desde 2011, após a aposentadoria dos ônibus espaciais, se tornaram a única espaçonave tripulada do mundo.

Para confirmar a confiabilidade, uma quantidade significativa (atualmente) de testes experimentais e maquetes com um ajuste de controle de tripulações, incluindo astronautas da NASA, foi realizada. Ao contrário dos navios da série anterior, não houve lançamentos não tripulados: o primeiro lançamento da Soyuz TMA-1 ocorreu em 30 de outubro de 2002 imediatamente com a tripulação. No total, até novembro de 2011, foram lançados 22 navios desta série.

⇡ Soyuz Digital

Desde o início do novo milênio, os principais esforços dos especialistas da RSC Energia têm sido voltados para a melhoria dos sistemas de bordo dos navios, substituindo os equipamentos analógicos por equipamentos digitais feitos com base em componentes modernos. Os pré-requisitos para isso eram a obsolescência de equipamentos e tecnologia de fabricação, bem como a interrupção da produção de vários componentes.

Desde 2005, a empresa vem trabalhando na modernização da Soyuz TMA para garantir que os requisitos modernos de confiabilidade das naves tripuladas e segurança da tripulação sejam atendidos. As principais alterações foram efectuadas nos sistemas de controlo de movimento, navegação e medições a bordo - a substituição destes equipamentos por modernos dispositivos baseados em ferramentas informáticas com software avançado permitiu melhorar as características operacionais do navio, resolver o problema da garantia fornecimentos dos principais sistemas de serviço e reduzir o peso e o volume ocupado.

No total, no sistema de controle de tráfego e navegação do navio da nova modificação, em vez de seis dispositivos antigos com um peso total de 101 kg, foram instalados cinco novos pesando cerca de 42 kg. O consumo de energia foi reduzido de 402 para 105 W, enquanto o desempenho e a confiabilidade do computador central aumentaram. No sistema de medição de bordo, 30 instrumentos antigos com um peso total de cerca de 70 kg foram substituídos por 14 novos com um peso total de cerca de 28 kg com o mesmo conteúdo informativo.

Para organizar o controle, fornecimento de energia e controle de temperatura do novo equipamento, os sistemas de controle do complexo de bordo e o regime térmico foram finalizados, realizando melhorias adicionais no projeto da espaçonave (a fabricação de sua fabricação foi melhorada) , bem como finalizar as interfaces de comunicação com a ISS. Como resultado, foi possível aliviar o navio em cerca de 70 kg, o que possibilitou aumentar a capacidade de entrega de cargas úteis, bem como melhorar ainda mais a confiabilidade da Soyuz.

Uma das etapas da modernização foi trabalhada no "caminhão" "Progress M-01M" em 2008. Em um veículo não tripulado, que em muitos aspectos é análogo a uma espaçonave tripulada, o obsoleto Argon-16 foi substituído por um moderno computador digital TsVM101 com redundância tripla, com capacidade de 8 milhões de operações por segundo e recurso de trabalho de 35 mil horas, que foi desenvolvido pelo Instituto de Pesquisa Submikron (Zelenograd, Moscou). O novo computador usa o processador 3081 RISC (desde 2011, o TsVM101 vem equipado com o processador doméstico 1890BM1T). Também a bordo foi instalada nova telemetria digital, um novo sistema de orientação e software experimental.

O primeiro lançamento da espaçonave tripulada Soyuz TMA-01M ocorreu em 8 de outubro de 2010. Em sua cabine havia um console Neptune modernizado, feito com modernas ferramentas de computação e dispositivos de exibição de informações, com novas interfaces e softwares. Todos os computadores da espaçonave (TsVM101, KS020-M, computadores de console) estão unidos em uma rede de computadores comum - um sistema de computador digital a bordo que é integrado ao sistema de computador do segmento russo da ISS após acoplar a espaçonave à estação. Como resultado, todas as informações a bordo da Soyuz podem entrar no sistema de controle da estação para controle e vice-versa. Essa possibilidade permite alterar rapidamente os dados de navegação no sistema de controle da espaçonave caso seja necessário realizar uma descida regular ou de emergência da órbita.

Os astronautas europeus Andreas Mogensen e Toma Peske praticam o controle da espaçonave Soyuz TMA-M no simulador. Captura de tela do vídeo da ESA

A primeira Soyuz digital ainda não havia iniciado seu voo tripulado e, em 2009, a RSC Energia abordou a Roscosmos com uma proposta para considerar a possibilidade de uma maior modernização das espaçonaves Progress M-M e Soyuz TMA-M. A necessidade disso se deve ao fato de que as estações obsoletas Kvant e Kama foram desativadas no complexo de controle automatizado baseado em terra. O primeiro fornece o circuito de controle principal para o voo da espaçonave da Terra através do complexo radiotécnico de bordo Kvant-V, produzido na Ucrânia, o último – a medição dos parâmetros da órbita da espaçonave.

As "Uniões" modernas são controladas por três circuitos. A primeira é automática: o sistema de bordo resolve o problema de controle sem intervenção externa. O segundo circuito é fornecido pela Terra com o envolvimento de equipamentos de rádio. Finalmente, o terceiro é o controle manual da tripulação. Atualizações anteriores forneceram atualizações para os circuitos automáticos e manuais. A fase mais recente afetou os equipamentos de rádio.

O sistema de comando de bordo "Kvant-V" está sendo alterado para um único sistema de comando e telemetria equipado com um canal de telemetria adicional. Este último aumentará drasticamente a independência da espaçonave em relação aos pontos de controle terrestre: o link de rádio de comando garantirá a operação através dos satélites repetidores Luch-5, expandindo a zona de visibilidade de rádio para 70% da duração da órbita. Um novo sistema de encontro radiotécnico "Kurs-NA" aparecerá a bordo, que já passou nos testes de voo no "Progress M-M". Comparado ao antigo Kurs-A, é mais leve, mais compacto (inclusive devido à exclusão de uma das três antenas de rádio complexas) e mais eficiente em termos energéticos. "Kurs-NA" é produzido na Rússia e é feito em uma nova base de elementos.

O equipamento de navegação por satélite ASN-KS foi introduzido no sistema, capaz de trabalhar tanto com o GLONASS doméstico quanto com o GPS americano, o que garantirá alta precisão na determinação das velocidades e coordenadas do navio em órbita sem envolver sistemas de medição terrestre.

O transmissor do sistema de televisão de bordo Klest-M era anteriormente analógico, agora foi substituído pelo digital, com codificação de vídeo no formato MPEG-2. Como resultado, a influência do ruído industrial na qualidade da imagem diminuiu.

O sistema de medição a bordo utiliza uma unidade de registro de informações modernizada, feita em uma moderna base de elementos domésticos. O sistema de fornecimento de energia foi significativamente alterado: a área de conversores fotovoltaicos de baterias solares aumentou em mais de um metro quadrado e sua eficiência aumentou de 12 para 14%, uma bateria de buffer adicional foi instalada. Como resultado, a potência do sistema aumentou e fornece energia garantida para o equipamento durante o acoplamento da espaçonave com a ISS, mesmo que um dos painéis solares não esteja aberto.

A colocação dos motores de aproximação e atitude do sistema de propulsão combinado foi alterada: agora o programa de voo pode ser executado se algum motor falhar, e a segurança da tripulação será garantida mesmo com duas falhas no subsistema de motores de aproximação e atitude .

Mais uma vez, a precisão do altímetro de radioisótopos, que inclui motores de pouso suave, foi aprimorada. Melhorias no sistema para garantir o regime térmico permitiram excluir a operação anormal do fluxo de refrigerante.

O sistema de comunicação e localização foi modernizado, o que permite usar o receptor GLONASS/GPS para determinar as coordenadas do local de pouso do veículo de descida e transmiti-las à equipe de busca e salvamento, bem como ao Centro de Controle da Missão da Região de Moscou via satélite KOSPAS-SARSAT.

Em menor grau, as mudanças afetaram o design do navio: proteção adicional contra micrometeoritos e detritos espaciais foi instalada na carcaça do compartimento de utilidades.

O desenvolvimento dos sistemas atualizados tem sido tradicionalmente realizado em um navio de carga - desta vez no Progress MS, que foi lançado para a ISS em 21 de dezembro de 2015. Durante a missão, pela primeira vez durante a operação da Soyuz e Progress, uma sessão de comunicação foi realizada através do satélite de retransmissão Luch-5B. O voo regular do "caminhão" abriu caminho para a missão do tripulado Soyuz MS. A propósito, o lançamento da Soyuz TM-20AM em 16 de março de 2016 completou esta série: o último conjunto do sistema Kurs-A foi instalado no navio.

Um vídeo do estúdio de televisão Roskosmos descrevendo a modernização dos sistemas da espaçonave Soyuz MS.

⇡ Preparação e lançamento do voo

A documentação de projeto para a instalação de instrumentos e equipamentos Soyuz MS é emitida pela RSC Energia desde 2013. Ao mesmo tempo, começou a fabricação de partes do corpo. O ciclo de fabricação de navios na corporação é de aproximadamente dois anos, portanto, o início da operação de voo da nova Soyuz foi em 2016.

Depois que o primeiro navio chegou à estação de controle e testes da fábrica, por algum tempo seu lançamento foi planejado para março de 2016, mas em dezembro de 2015 foi adiado para 21 de junho. No final de abril, o lançamento foi adiado por três dias. A mídia informou que um dos motivos para o adiamento foi o desejo de encurtar o intervalo entre o pouso da Soyuz TMA-19M e o lançamento da Soyuz MS-01 “para tornar o trabalho da tripulação da ISS mais eficiente. " Assim, a data de desembarque da Soyuz TMA-19M foi transferida de 5 de junho para 18 de junho.

Em 13 de janeiro, a preparação do foguete Soyuz-FG começou em Baikonur: os blocos transportadores passaram pelas verificações necessárias e os especialistas começaram a montar o “pacote” (um pacote de quatro blocos laterais do primeiro e o bloco central do segundo etapas), ao qual foi anexada a terceira etapa.

Em 14 de maio, o navio chegou ao cosmódromo e começaram os preparativos para o lançamento. Já no dia 17 de maio, foi passada uma mensagem sobre a verificação do sistema de controle automático dos motores de orientação e atracação. No final de maio, a Soyuz MS-01 foi testada quanto a vazamentos. Ao mesmo tempo, o sistema de propulsão do sistema de resgate de emergência foi entregue a Baikonur.

De 20 a 25 de maio, o navio foi testado quanto à estanqueidade em uma câmara de vácuo, após o que foi transportado para o edifício de montagem e teste (MIK) do site 254 para novas verificações e testes. No processo de preparação, foram descobertos defeitos no sistema de controle, o que poderia levar à rotação do navio durante a atracação na ISS. A versão originalmente apresentada de uma falha de software não foi confirmada durante os testes no estande de equipamentos do sistema de controle. “Especialistas atualizaram o software, testaram em um simulador de solo, mas depois disso a situação não mudou”, disse uma fonte anônima do setor.

Em 1º de junho, especialistas recomendaram adiar o lançamento da Soyuz MS. Em 6 de junho, ocorreu uma reunião da Comissão Estadual da Roscosmos, presidida pelo Primeiro Vice-Chefe da Corporação Estatal Alexander Ivanov, que decidiu adiar o lançamento para 7 de julho. Assim, o lançamento da carga "Progress MS-03" mudou (de 7 de julho para 19 de julho).

A unidade de controle do circuito de backup foi removida da Soyuz MS-01 e enviada para Moscou para atualização do software.

Paralelamente aos equipamentos, as tripulações também estavam se preparando - o principal e o backup. Em meados de maio, o cosmonauta russo Anatoly Ivanishin e o astronauta japonês Takuya Onishi, bem como seus backups, o cosmonauta Oleg Novitsky da Roscosmos e o astronauta da ESA Toma Peske, passaram com sucesso nos testes em um simulador especializado baseado na centrífuga TsF-7: eles testaram a possibilidade de controlar manualmente a descida da espaçonave na simulação de sobrecargas que ocorrem durante a entrada atmosférica. Os cosmonautas e astronautas lidaram com sucesso com a tarefa, "pousando" o mais próximo possível do ponto de pouso calculado com sobrecargas mínimas. Em seguida, os treinamentos planejados continuaram nos simuladores da Soyuz MS e no segmento russo da ISS, bem como aulas sobre a realização de experimentos científicos e médicos, treinamento físico e médico para os efeitos dos fatores de voo espacial e exames.

Em 31 de maio, em Star City, foi tomada a decisão final sobre as tripulações principal e de backup: Anatoly Ivanishin - comandante, Kathleen Rubens - engenheiro de voo nº 1 e Takuya Onishi - engenheiro de voo nº 2. A tripulação de apoio incluía Oleg Novitsky - comandante, Peggy Whitson - engenheiro de vôo nº 1 e Tom Peske - engenheiro de vôo nº 2.

Em 24 de junho, as equipes principal e de backup chegaram ao cosmódromo, no dia seguinte examinaram a Soyuz MS no MIK do site 254 e começaram a treinar no Complexo de Treinamento de Teste.

O emblema da missão, criado pelo designer espanhol Jorge Cartes (Jorge Cartes), é interessante: retrata a Soyuz MS-01 se aproximando da ISS, assim como o nome do navio e os nomes dos tripulantes nos idiomas de seus países de origem. O número da nave - "01" - está em letras grandes, e um minúsculo Marte é retratado dentro do zero, como uma dica para o objetivo global da exploração espacial tripulada para as próximas décadas.

Em 4 de julho, o foguete com a espaçonave ancorada foi retirado do MIK e instalado na primeira plataforma (Gagarin Start) do Cosmódromo de Baikonur. A uma velocidade de 3-4 km / h, o procedimento de exportação leva cerca de um ano e meio. O serviço de segurança impediu as tentativas dos convidados presentes na exportação de achatar moedas “para dar sorte” sob as rodas de uma locomotiva a diesel puxando uma plataforma com um veículo lançador colocado no instalador.

Em 6 de julho, a Comissão Estadual finalmente aprovou a tripulação principal previamente planejada da Expedição 48-49 para a ISS.

Em 7 de julho, às 01h30, horário de Moscou, começou a preparação do veículo de lançamento Soyuz-FG para o lançamento. Às 02h15, horário de Moscou, os cosmonautas, vestidos com trajes espaciais, tomaram seus assentos na cabine da Soyuz MS-01.

Às 03:59, foi anunciada uma prontidão de 30 minutos para o lançamento, iniciou-se a transferência das colunas de serviço para a posição horizontal. Às 04:03, horário de Moscou, o sistema de resgate de emergência foi engatilhado. Às 04:08 houve um relatório sobre a conclusão das operações de pré-lançamento na íntegra e a evacuação da tripulação de lançamento para uma área segura.

15 minutos antes do início, para animar, o Irkutam começou a transmitir músicas leves e canções em japonês e inglês.

Às 04:36:40 o foguete foi lançado! Após 120 segundos, o sistema de propulsão do sistema de resgate de emergência foi reiniciado e os blocos laterais do primeiro estágio se afastaram. Aos 295 segundos de voo, o segundo estágio partiu. Aos 530 segundos, o terceiro estágio completou seu trabalho e a Soyuz MS foi lançada em órbita. Uma nova modificação da nave veterana correu para o espaço. A expedição 48-49 para a ISS começou.

⇡ Perspectivas para a Soyuz

Este ano, mais dois navios serão lançados (Soyuz MS-02 voa em 23 de setembro e Soyuz MS-03 em 6 de novembro) e dois "caminhões", que, de acordo com o sistema de controle, são em grande parte análogos não tripulados de veículos tripulados ( 17 de julho - "Progress MS-03" e 23 de outubro - "Progress MS-04"). No próximo ano, três Soyuz MS e três MS Progress deverão ser lançados. Os planos para 2018 parecem os mesmos.

Em 30 de março de 2016, durante uma coletiva de imprensa do chefe da Corporação Estatal Roscosmos I. V. Komarov, dedicada ao Programa Espacial Federal para 2016-2025 (FKP-2025), foi exibido um slide mostrando propostas para lançamento à ISS durante o período especificado em um total de 16 Sindicatos IS e 27 Progressos IS. Levando em conta os planos russos já publicados com indicação específica da data de lançamento até 2019, a placa geralmente é consistente com a realidade: em 2018-2019, a NASA espera iniciar voos de espaçonaves comerciais tripuladas que levarão astronautas americanos à ISS, o que eliminará a necessidade de um número tão significativo de lançamentos da Soyuz, como agora.

A Energia Corporation, sob contrato com a United Rocket and Space Corporation (URSC), equipará a espaçonave tripulada Soyuz MS com equipamentos individuais para enviar seis astronautas à ISS e retornar à Terra sob um acordo com a NASA, cuja data de expiração é dezembro de 2019.

Os lançamentos dos navios serão realizados pelos veículos lançadores Soyuz-FG e Soyuz-2.1A (a partir de 2021). Em 23 de junho, a agência RIA Novosti informou que a State Corporation Roscosmos anunciou dois concursos abertos para a fabricação e fornecimento de três foguetes Soyuz-2.1A para lançamento de navios cargueiros Progress MS (prazo de embarque - 25 de novembro de 2017, contrato de preço inicial - mais de 3,3 bilhões de rublos) e dois "Soyuz-FG" para naves tripuladas "Soyuz MS" (prazo de envio - até 25 de novembro de 2018, o preço máximo para fabricação e entrega - mais de 1,6 bilhão de rublos).

Assim, a partir do lançamento recém-concluído, a Soyuz MS torna-se o único meio russo de entrega à ISS e retorno de cosmonautas à Terra.

Variantes de navios para voos orbitais próximos à Terra

Nome	Soyuz 7K-OK	Soyuz 7K-T	Soyuz 7K-TM	Soyuz T	Soyuz TM	Soyuz TMA	Soyuz TMA-M	Soyuz MS
Anos de operação	1967-1971	1973-1981	1975	1976-1986	1986-2002	2003-2012	2010-2016	2016-…
Características gerais
Casa peso, kg	6560	6800	6680	6850	7250	7220	7150	-
Comprimento, m	7,48
Diâmetro máximo, m	2,72
Alcance dos painéis solares, m	9,80	9,80	8,37	10,6	10,6	10,7	10,7	-
compartimento doméstico
Peso, kg	1100	1350	1224	1100	1450	1370	?	?
Comprimento, m	3,45	2,98	310	2,98	2,98	2,98	2,98	2,98
Diâmetro, m	2,26
Volume livre, m 3	5,00
Veículo de descida
Peso, kg	2810	2850	2802	3000	2850	2950	?	?
Comprimento, m	2,24
Diâmetro, m	2,2
Volume livre, m 3	4,00	3,50	4,00	4,00	3,50	3,50	?	?
Compartimento de instrumentação
Peso, kg	2650	2700	2654	2750	2950	2900	?	?
Reserva de combustível, kg	500	500	500	700	880	880	?	?
Comprimento, m	2,26
Diâmetro m	2,72

Se você traçar toda a evolução de cinquenta anos da Soyuz, poderá ver que todas as mudanças não relacionadas a uma mudança no “tipo de atividade” diziam respeito principalmente aos sistemas de bordo do navio e tiveram relativamente pouco efeito em sua aparência e disposição interna. Mas tentativas de "revoluções" foram feitas, e mais de uma vez, mas invariavelmente tropeçaram no fato de que tais modificações de projeto (associadas, por exemplo, a um aumento no tamanho do compartimento doméstico ou veículo de descida) levaram a um aumento acentuado no problemas relacionados: uma mudança nas massas, momentos de inércia e centramento, bem como as características aerodinâmicas dos compartimentos do navio, implicou a necessidade de realizar um complexo de testes caros e quebrar todo o processo tecnológico, que desde o final da década de 1960 envolveu vários dezenas (se não centenas) de empresas aliadas do primeiro nível de cooperação (fornecedores de instrumentos, sistemas, veículos lançadores), causando uma avalanche de custos em tempo e dinheiro, que podem não ter sido compensados ​​pelos benefícios recebidos. E mesmo mudanças que não afetaram o layout e a aparência da Soyuz foram feitas no projeto apenas quando surgia um problema real que a versão existente do navio não conseguia resolver.

A Soyuz MS será o auge da evolução e a última grande modernização do navio veterano. No futuro, estará sujeito apenas a pequenas modificações relacionadas ao descomissionamento de dispositivos individuais, atualização da base de elementos e veículos lançadores. Por exemplo, está planejado substituir várias unidades eletrônicas no sistema de resgate de emergência, bem como adaptar a Soyuz MS ao veículo lançador Soyuz-2.1A.

De acordo com vários especialistas, as naves do tipo Soyuz são adequadas para realizar várias tarefas fora da órbita da Terra. Por exemplo, há alguns anos, a Space Adventures (realizava a comercialização de turistas espaciais que visitavam a ISS) juntamente com a RSC Energia ofereciam voos turísticos ao longo da trajetória lunar. O esquema previa dois lançamentos de veículos lançadores. O Proton-M foi o primeiro a lançar com um estágio superior equipado com um módulo de habitação adicional e uma estação de ancoragem. A segunda é a Soyuz-FG com uma modificação "lunar" da espaçonave Soyuz TMA-M com uma tripulação a bordo. Ambos os conjuntos encaixaram na órbita próxima à Terra e, em seguida, o estágio superior enviou o complexo para o alvo. O suprimento de combustível do navio foi suficiente para fazer correções de trajetória. De acordo com os planos, a viagem durou cerca de uma semana, dando aos turistas dois ou três dias após o início a oportunidade de apreciar as vistas da Lua a uma distância de algumas centenas de quilômetros.

A finalização da própria nave consistiu principalmente no reforço da proteção térmica do veículo de descida para garantir a entrada segura na atmosfera na segunda velocidade cósmica, bem como no refinamento dos sistemas de suporte à vida para um voo de uma semana. A tripulação deveria ser composta por três pessoas - um astronauta profissional e dois turistas. O custo do "bilhete" foi estimado em US$ 150 milhões. Ninguém foi encontrado ainda...

Enquanto isso, como lembramos, as “raízes lunares” da Soyuz indicam a ausência de obstáculos técnicos para a implementação de tal expedição em um navio modificado. A questão está apenas no dinheiro. Talvez a missão possa ser simplificada enviando a Soyuz à Lua usando o veículo de lançamento Angara-A5, lançado, por exemplo, do cosmódromo de Vostochny.

No entanto, no momento, parece improvável que os "Uniões" "lunares" apareçam: a demanda efetiva para essas viagens é muito pequena e os custos para finalizar o navio para missões extremamente raras são muito altos. Além disso, a Soyuz deverá ser substituída pela Federação, um navio de transporte tripulado de nova geração (PTK NP), que está sendo desenvolvido na RSC Energia. A nova nave acomoda uma tripulação maior - quatro pessoas (e até seis em caso de resgate de emergência da estação orbital) contra três para a Soyuz. O recurso de sistemas e capacidades de energia permitem (não em princípio, mas nas realidades da vida) resolver tarefas muito mais complexas, incluindo voar para o espaço circumlunar. O design do PTK NP é “afiado” para uso flexível: uma nave para voos além da órbita baixa da Terra, um veículo para abastecer uma estação espacial, um veículo de resgate, um aparelho turístico ou um sistema de retorno de carga.

Deve-se notar que a última modernização da Soyuz MS e Progress MS permite ainda hoje usar os navios como "bancos de teste voadores" para testar soluções e sistemas ao criar a "Federação". Assim é: as melhorias realizadas estão entre as medidas que visam a criação do PTK NP. A certificação de voo dos novos instrumentos e equipamentos instalados na Soyuz TMA-M possibilitará a tomada de decisões adequadas em relação à Federação.

“A primeira nave parte da Terra a uma velocidade de 0,68 s...” Assim começa o texto do problema em um livro de física para alunos do 11º ano, destinado a ajudar a consolidar em suas mentes as provisões básicas da mecânica relativística. Então: “A primeira espaçonave parte da superfície da Terra a uma velocidade de 0,68 s. O segundo veículo começa a se mover do primeiro na mesma direção com a velocidade V2 = 0,86 s. É necessário calcular a velocidade da segunda nave em relação ao planeta Terra.

Aqueles que querem testar seus conhecimentos podem praticar na resolução deste problema. Você também pode participar da resolução do teste junto com os alunos: “A primeira espaçonave parte da superfície da Terra a uma velocidade de 0,7 s. (c é a designação para a velocidade da luz). O segundo veículo começa a se mover do primeiro na mesma direção. Sua velocidade é de 0,8 s. A velocidade da segunda nave em relação ao planeta Terra deve ser calculada.

Aqueles que se consideram conhecedores do assunto têm a oportunidade de fazer uma escolha - são oferecidas quatro respostas possíveis: 1) 0; 2) 0,2 s; 3) 0,96 s; 4) 1,54 s.

Os autores desta lição apresentam um importante objetivo didático para familiarizar os alunos com o significado físico e filosófico dos postulados de Einstein, a essência e as propriedades do conceito relativista de tempo e espaço, etc. O objetivo educacional da lição é desenvolver em meninos e meninas uma visão de mundo dialético-materialista.

Mas os leitores do artigo que estão familiarizados com a história dos voos espaciais domésticos concordarão que as tarefas em que a expressão "primeira espaçonave" é mencionada podem desempenhar um papel educacional mais significativo. Se desejado, o professor que utiliza essas tarefas pode revelar aspectos cognitivos e patrióticos da questão.

A primeira nave espacial no espaço, os sucessos da ciência espacial doméstica em geral - o que se sabe sobre isso?

Sobre a importância da pesquisa espacial

A pesquisa espacial introduziu os dados mais valiosos na ciência, o que permitiu compreender a essência de novos fenômenos naturais e colocá-los a serviço das pessoas. Usando satélites artificiais, os cientistas conseguiram determinar a forma exata do planeta Terra, estudando a órbita tornou possível rastrear as regiões de anomalias magnéticas na Sibéria. Com o uso de foguetes e satélites, eles conseguiram descobrir e explorar os cinturões de radiação ao redor da Terra. Com a ajuda deles, tornou-se possível resolver muitos outros problemas complexos.

Primeira nave espacial a visitar a Lua

A Lua é o corpo celeste ao qual estão associados os sucessos mais espetaculares e impressionantes da ciência espacial.

O voo para a Lua pela primeira vez na história foi realizado em 2 de janeiro de 1959 pela estação automática "Luna-1". O primeiro lançamento de artificial foi um avanço significativo no campo da exploração espacial. Mas o objetivo principal do projeto não foi alcançado. Consistia na implementação do voo da Terra à Lua. O lançamento do satélite permitiu obter valiosas informações científicas e práticas sobre voos para outros corpos espaciais. Durante o vôo da Luna-1, o segundo foi desenvolvido (pela primeira vez!) Além disso, tornou-se possível obter dados sobre o cinturão de radiação do globo e outras informações valiosas foram obtidas. A imprensa mundial deu à espaçonave Luna-1 o nome de Mechta.

AMS "Luna-2" repetiu seu antecessor quase completamente. Os instrumentos e equipamentos utilizados permitiram monitorar o espaço interplanetário, bem como corrigir as informações recebidas pela Luna-1. O lançamento (12 de setembro de 1959) também foi realizado usando o veículo lançador 8K72.

Em 14 de setembro, Luna-2 atingiu a superfície do satélite natural da Terra. O primeiro voo do nosso planeta para a lua foi feito. A bordo do AMS havia três flâmulas simbólicas, nas quais estava a inscrição: "URSS, setembro de 1959". Uma bola de metal foi colocada no meio, que, ao atingir a superfície de um corpo celeste, se despedaçou em dezenas de pequenas flâmulas.

Tarefas atribuídas à estação automática:

• atingindo a superfície da lua;
• desenvolvimento da segunda velocidade cósmica;
• superando a gravidade do planeta Terra;
• entrega de flâmulas da "URSS" à superfície lunar.

Todos eles foram cumpridos.

"Leste"

Foi a primeira nave espacial no mundo de todas lançadas na órbita da Terra. O acadêmico M. K. Tikhonravov, sob a orientação do famoso designer S. P. Korolev, realizou o desenvolvimento por muitos anos, começando na primavera de 1957. Em abril de 1958, os parâmetros aproximados do futuro navio ficaram conhecidos, bem como seus indicadores gerais. Supunha-se que a primeira espaçonave teria um peso de cerca de 5 toneladas e que ao entrar na atmosfera precisaria de proteção térmica adicional pesando cerca de 1,5. Além disso, foi prevista a ejeção do piloto.

A criação do aparato experimental terminou em abril de 1960. No verão, seus testes começaram.

A primeira espaçonave Vostok (foto abaixo) consistia em dois elementos: um compartimento de instrumentos e um veículo de descida conectados entre si.

A embarcação estava equipada com controle manual e automático, orientação ao Sol e à Terra. Além disso, havia um pouso, controle térmico e fonte de alimentação. A prancha foi projetada para o voo de um piloto em traje espacial. O navio tinha duas vigias.

A primeira nave espacial foi ao espaço em 12 de abril de 1961. Agora esta data é comemorada como o Dia da Cosmonáutica. Neste dia Yu.A. Gagarin lançou a primeira espaçonave do mundo em órbita. Eles fizeram uma revolução ao redor da Terra.

A principal tarefa realizada pela primeira espaçonave com um homem a bordo foi estudar o bem-estar e o desempenho de um astronauta fora do nosso planeta. O vôo bem-sucedido de Gagarin, nosso compatriota, a primeira pessoa a ver a Terra do espaço, trouxe o desenvolvimento da ciência a um novo nível.

Um verdadeiro vôo para a imortalidade

“A primeira espaçonave tripulada foi lançada na órbita da Terra em 12 de abril de 1961. O primeiro piloto-cosmonauta do satélite Vostok era um cidadão da URSS, piloto, Major Gagarin Yu.A.

As palavras da memorável mensagem da TASS permanecerão para sempre na história, em uma de suas páginas mais significativas e brilhantes. Depois de décadas, os voos para o espaço se tornarão uma ocorrência comum e cotidiana, mas o voo feito por um homem de uma pequena cidade na Rússia - Gzhatsk - permaneceu para sempre na mente de muitas gerações como um grande feito humano.

corrida espacial

Entre a União Soviética e os Estados Unidos, naqueles anos, havia uma competição tácita pelo direito de desempenhar um papel de liderança na conquista do espaço. O líder da competição foi a União Soviética. Os Estados Unidos careciam de poderosos veículos de lançamento.

A astronáutica soviética já testou seu trabalho em janeiro de 1960 durante testes no Oceano Pacífico. Todos os principais jornais do mundo publicaram informações de que um homem em breve seria lançado ao espaço na URSS, o que, é claro, deixaria os Estados Unidos para trás. Todas as pessoas do mundo esperavam com grande impaciência o primeiro voo humano.

Em abril de 1961, um homem olhou pela primeira vez para a Terra do espaço. "Vostok" correu em direção ao Sol, todo o planeta seguiu este vôo de receptores de rádio. O mundo estava chocado e empolgado, todos assistiam inseparavelmente ao curso da maior experiência da história da humanidade.

Momentos que abalaram o mundo

"Homem no espaço!" Essa notícia interrompeu o trabalho das agências de rádio e telégrafo no meio da frase. “O homem foi lançado pelos soviéticos! Yuri Gagarin no espaço!

Vostok levou apenas 108 minutos para voar ao redor do planeta. E esses minutos não apenas testemunharam a velocidade do vôo da espaçonave. Esses foram os primeiros minutos da nova era espacial, e é por isso que o mundo ficou tão chocado com eles.

A corrida entre as duas superpotências pelo título de vencedor na luta pela exploração espacial terminou com a vitória da URSS. Em maio, os Estados Unidos também lançaram um homem ao espaço em uma trajetória balística. E, no entanto, o início da saída do homem para além da atmosfera da Terra foi estabelecido pelo povo soviético. A primeira nave espacial "Vostok" com um astronauta a bordo foi enviada precisamente pela Terra dos Soviéticos. Este fato foi motivo de orgulho extraordinário do povo soviético. Além disso, o voo durou mais, subiu muito mais alto, seguiu uma trajetória muito mais complexa. Além disso, a primeira espaçonave de Gagarin (a foto mostra sua aparência) não pode ser comparada com a cápsula em que o piloto americano voou.

Manhã da Era Espacial

Esses 108 minutos mudaram a vida de Yuri Gagarin, nosso país e o mundo inteiro para sempre. Depois que a nave partiu com um homem a bordo, as pessoas da Terra começaram a considerar este evento o amanhecer da era espacial. Não havia pessoa no planeta que pudesse desfrutar de um amor tão grande não apenas por seus concidadãos, mas pelas pessoas de todo o mundo, independentemente de nacionalidade, crenças políticas e religiosas. Sua façanha foi a personificação de tudo de melhor criado pela mente humana.

"Embaixador da Paz"

Tendo circulado a Terra no navio Vostok, Yuri Gagarin partiu em uma jornada ao redor do mundo. Todos queriam ver e ouvir o primeiro astronauta do mundo. Ele foi igualmente cordialmente recebido por primeiros-ministros e presidentes, grão-duques e reis. E também Gagarin foi saudado com alegria por mineiros e trabalhadores portuários, militares e cientistas, estudantes das grandes universidades do mundo e os anciãos de aldeias abandonadas na África. O primeiro cosmonauta era igualmente simples, simpático e acolhedor com todos. Foi um verdadeiro "embaixador da paz", reconhecido pelos povos.

"Uma grande e bela casa humana"

A missão diplomática de Gagarin foi muito importante para o país. Ninguém poderia ter tido tanto sucesso como o primeiro homem no espaço, para amarrar laços de amizade entre pessoas e nações, para unir pensamentos e corações. Ele possuía um sorriso inesquecível, encantador, uma benevolência incrível, que unia pessoas de diferentes países, diferentes crenças. Seus discursos apaixonados e sinceros pedindo a paz mundial foram extraordinariamente convincentes.

“Eu vi como a Terra é bonita”, disse Gagarin. - As fronteiras do estado são indistinguíveis do espaço sideral. Nosso planeta parece do espaço como uma grande e bela casa humana. Todas as pessoas honestas da Terra são responsáveis ​​pela ordem e paz em seus lares. Eles acreditaram nele infinitamente.

Ascensão sem precedentes do país

No alvorecer daquele dia inesquecível, ele era familiar a um círculo limitado de pessoas. Ao meio-dia, todo o planeta reconheceu seu nome. Milhões estenderam a mão para ele, eles se apaixonaram por ele por sua bondade, juventude, beleza. Para a humanidade, ele se tornou um prenúncio do futuro, um batedor que retornou de uma busca perigosa, que abriu novos caminhos para o conhecimento.

Aos olhos de muitos, ele personificava seu país, era um representante das pessoas que uma vez deram uma grande contribuição para a vitória sobre os nazistas e agora foram os primeiros a subir ao espaço. O nome de Gagarin, que recebeu o título de Herói da União Soviética, tornou-se um símbolo da ascensão sem precedentes do país a novos patamares de progresso social e econômico.

A fase inicial da exploração espacial

Mesmo antes do famoso voo, quando a primeira espaçonave com um homem a bordo foi lançada ao espaço, Gagarin pensou na importância da exploração espacial para as pessoas, para a qual são necessários navios e foguetes poderosos. Por que os telescópios são montados e as órbitas calculadas? Por que os satélites decolam e as antenas de rádio sobem? Compreendeu muito bem a urgência e a importância destas questões e procurou contribuir para a fase inicial da exploração humana do espaço.

A primeira nave espacial "Vostok": tarefas

As principais tarefas científicas que confrontaram o navio "Vostok" foram as seguintes. Primeiro, o estudo do impacto das condições de voo em órbita sobre o estado do corpo humano e seu desempenho. Em segundo lugar, testando os princípios da construção de naves espaciais.

História da criação

Em 1957 S. P. Korolev, no âmbito do departamento de design científico, organizou um departamento especial nº 9. Previa o trabalho na criação de satélites artificiais do nosso planeta. O departamento era chefiado por um associado de Korolev M.K. Tikhonravym. Além disso, as questões de criação de um satélite pilotado por uma pessoa a bordo foram estudadas aqui. O Royal R-7 foi considerado um veículo de lançamento. Segundo os cálculos, um foguete com um terceiro grau de proteção foi capaz de lançar uma carga útil de cinco toneladas na órbita baixa da Terra.

Matemáticos da Academia de Ciências participaram dos cálculos em um estágio inicial de desenvolvimento. Foi emitido um aviso de que uma sobrecarga de dez vezes poderia resultar em uma órbita balística.

O departamento investigou as condições para a implementação desta tarefa. Tive de abandonar a consideração de opções aladas. Como a forma mais aceitável de devolver uma pessoa, foram estudadas as possibilidades de sua ejeção e posterior descida de pára-quedas. Não havia provisão para um resgate separado do veículo de descida.

No decorrer da pesquisa médica em andamento, ficou provado que o mais aceitável para o corpo humano é a forma esférica do veículo de descida, que permite suportar cargas significativas sem sérias consequências para a saúde do astronauta. Foi a forma esférica que foi escolhida para a produção do módulo de descida da embarcação tripulada.

O navio "Vostok-1K" foi enviado primeiro. Foi um voo automático, que ocorreu em maio de 1960. Mais tarde, foi criada e testada uma modificação do Vostok-3KA, que estava completamente pronta para voos tripulados.

Além de um voo fracassado, que terminou com a falha do veículo lançador logo no início, o programa previa o lançamento de seis veículos não tripulados e seis espaçonaves tripuladas.

O programa implementou:

• realizar um voo humano para o espaço - a primeira nave espacial "Vostok 1" (a foto representa uma imagem da nave);
• duração do voo por dia: "Vostok-2";
• voos em grupo: Vostok-3 e Vostok-4;
• participação no voo espacial da primeira mulher cosmonauta: "Vostok-6".

"Vostok": características e dispositivo do navio

Características:

• peso - 4,73 toneladas;
• comprimento - 4,4 m;
• diâmetro - 2,43 m.

Dispositivo:

• veículo de descida esférica 2,3 m);
• compartimentos de instrumentos orbitais e cônicos (2,27 t, 2,43 m) - eles são conectados mecanicamente entre si usando travas pirotécnicas e bandas de metal.

Equipamento

Controle automático e manual, orientação automática ao Sol e orientação manual à Terra.

Suporte de vida (fornecido por 10 dias para manter a atmosfera interna, correspondendo aos parâmetros da atmosfera terrestre).

Controle de lógica de comando, fonte de alimentação, controle térmico, pouso.

Para o trabalho do homem

Para garantir o trabalho do homem no espaço, a prancha foi equipada com os seguintes equipamentos:

• dispositivos autônomos e radiotelemétricos necessários para monitorar a condição do astronauta;
• dispositivos para comunicação radiotelefônica com estações terrestres;
• comando de link de rádio;
• dispositivos de tempo de programa;
• sistema de televisão para monitoramento do piloto do solo;
• sistema de rádio para monitoramento da órbita e localização da embarcação;
• sistema de propulsão do freio e outros.

Dispositivo de descida do veículo

O veículo de descida tinha duas janelas. Um deles estava localizado na escotilha de entrada, um pouco acima da cabeça do piloto, o outro, com um sistema de orientação especial, foi colocado no chão a seus pés. Vestida estava localizada em um assento ejetável. Previa-se que depois de frear o veículo de descida a uma altitude de 7 km, o cosmonauta deveria ejetar e pousar de paraquedas. Além disso, era possível que o piloto pousasse dentro do próprio aparelho. O veículo de descida tinha pára-quedas, mas não estava equipado com meios para um pouso suave. Isso ameaçou a pessoa nele com hematomas graves ao pousar.

Se os sistemas automáticos falhassem, o astronauta poderia usar o controle manual.

As naves Vostok não tinham dispositivos para voos tripulados para a lua. Neles, a fuga de pessoas sem treinamento especial era inaceitável.

Quem pilotou os navios Vostok?

Yu. A. Gagarin: a primeira nave espacial "Vostok - 1". A foto abaixo é uma imagem do layout do navio. G. S. Titov: "Vostok-2", A. G. Nikolaev: "Vostok-3", P.R. Popovich: "Vostok-4", V.F. Bykovsky: "Vostok-5", V.V. Tereshkova: "Vostok-6".

Conclusão

108 minutos, durante os quais o "Vostok" fez uma revolução ao redor da Terra, a vida do planeta mudou para sempre. Não são apenas os historiadores que prezam a memória desses minutos. As gerações vivas e nossos descendentes distantes vão reler com respeito os documentos que falam do nascimento de uma nova era. A era que abriu o caminho para as pessoas para as vastas extensões do Universo.

Não importa o quanto a humanidade tenha avançado em seu desenvolvimento, ela sempre se lembrará desse dia incrível em que o homem se viu pela primeira vez cara a cara com o cosmos. As pessoas sempre se lembrarão do nome imortal do glorioso pioneiro do espaço, que se tornou um homem russo comum - Yuri Gagarin. Todas as conquistas de hoje e de amanhã na ciência espacial podem ser consideradas passos em sua esteira, o resultado de sua primeira e mais importante vitória.

Detalhes Categoria: Encontro com o espaço Publicado em 12/05/2012 11:32 Visualizações: 17631

Uma espaçonave tripulada é projetada para levar uma ou mais pessoas ao espaço sideral e retornar com segurança à Terra após completar a missão.

Ao projetar esta classe de espaçonaves, uma das principais tarefas é criar um sistema seguro, confiável e preciso para retornar a tripulação à superfície da Terra na forma de um veículo de descida sem asas (SA) ou um avião espacial. . avião espacial - aeronave orbital(SO) aeronaves aeroespaciais(VKS) é uma aeronave alada de um esquema de aeronaves que entra ou lança na órbita de um satélite artificial da Terra por meio de um lançamento vertical ou horizontal e retorna após cumprir as tarefas alvo, fazendo um pouso horizontal no aeródromo , usando ativamente a força de elevação do planador ao descer. Combina as propriedades de aeronaves e naves espaciais.

Uma característica importante de uma espaçonave tripulada é a presença de um sistema de resgate de emergência (SAS) na fase inicial de lançamento por um veículo lançador (LV).

Os projetos da espaçonave soviética e chinesa da primeira geração não tinham um foguete SAS completo - em vez disso, como regra, era usada a ejeção dos assentos da tripulação (a espaçonave Voskhod também não tinha isso). Os aviões espaciais alados também não são equipados com um SAS especial e também podem ter assentos de ejeção da tripulação. Além disso, a espaçonave deve estar equipada com um sistema de suporte à vida (LSS) para a tripulação.

A criação de uma espaçonave tripulada é uma tarefa de alta complexidade e custo, pois apenas três países a possuem: Rússia, EUA e China. E apenas a Rússia e os EUA têm sistemas de naves espaciais tripuladas reutilizáveis.

Alguns países estão trabalhando na criação de suas próprias naves tripuladas: Índia, Japão, Irã, Coréia do Norte, além da ESA (Agência Espacial Européia, criada em 1975 para fins de exploração espacial). A ESA é composta por 15 membros permanentes, às vezes, em alguns projetos, a eles se juntam o Canadá e a Hungria.

Nave espacial de primeira geração

"Leste"

Estas são uma série de espaçonaves soviéticas projetadas para voos tripulados em órbita próxima à Terra. Eles foram criados sob a liderança do Designer Geral do OKB-1 Sergey Pavlovich Korolev de 1958 a 1963.

As principais tarefas científicas que representavam a espaçonave Vostok eram: estudar os efeitos das condições de voo orbital na condição e desempenho do astronauta, testar o design e os sistemas, testar os princípios básicos da construção da espaçonave.

História da criação

Primavera de 1957 S.P. Korolev no âmbito de seu Design Bureau, ele organizou um departamento especial No. 9, destinado a realizar trabalhos sobre a criação dos primeiros satélites artificiais da Terra. O departamento era chefiado por um associado de Korolev Mikhail Klavdievich Tikhonravov. Logo, paralelamente ao desenvolvimento de satélites artificiais, o departamento começou a realizar pesquisas sobre a criação de uma espaçonave tripulada. O veículo de lançamento deveria ser o R-7 real. Os cálculos mostraram que, equipado com um terceiro estágio, poderia lançar uma carga pesando cerca de 5 toneladas em órbita terrestre baixa.

Em um estágio inicial de desenvolvimento, os cálculos foram feitos por matemáticos da Academia de Ciências. Em particular, notou-se que a descida balística da órbita poderia resultar em sobrecarga de dez vezes.

De setembro de 1957 a janeiro de 1958, o departamento de Tikhonravov estudou todas as condições para realizar a tarefa. Verificou-se que a temperatura de equilíbrio de uma espaçonave alada, que possui a mais alta qualidade aerodinâmica, supera a estabilidade térmica das ligas disponíveis na época, e o uso de opções de projeto alado levou a uma diminuição da carga útil. Portanto, eles se recusaram a considerar opções aladas. A maneira mais aceitável de devolver uma pessoa era ejetá-la a uma altitude de vários quilômetros e depois descer de pára-quedas. Neste caso, um resgate separado do veículo de descida não pôde ser realizado.

No curso de estudos médicos realizados em abril de 1958, testes de pilotos em uma centrífuga mostraram que, em uma determinada posição do corpo, uma pessoa é capaz de suportar sobrecargas de até 10 G sem sérias consequências para sua saúde. Portanto, um veículo de descida esférica foi escolhido para a primeira espaçonave tripulada.

A forma esférica do veículo de descida foi a forma simétrica mais simples e estudada, a esfera possui propriedades aerodinâmicas estáveis ​​em quaisquer velocidades e ângulos de ataque possíveis. O deslocamento do centro de massa para a parte traseira do aparelho esférico permitiu garantir sua orientação correta durante a descida balística.

O primeiro navio "Vostok-1K" entrou em voo automático em maio de 1960. Mais tarde, a modificação "Vostok-3KA" foi criada e testada, completamente pronta para voos tripulados.

Além de uma falha do veículo de lançamento no início, o programa lançou seis veículos não tripulados e, posteriormente, mais seis naves tripuladas.

A espaçonave do programa realizou o primeiro voo espacial tripulado do mundo (Vostok-1), um voo diário (Vostok-2), voos em grupo de duas espaçonaves (Vostok-3 e Vostok-4) e o voo de uma cosmonauta feminina ("Vostok-6").

O dispositivo da nave espacial "Vostok"

A massa total da espaçonave é de 4,73 toneladas, o comprimento é de 4,4 m e o diâmetro máximo é de 2,43 m.

O navio consistia em um veículo de descida esférica (peso 2,46 toneladas e diâmetro de 2,3 m), desempenhando também as funções de compartimento orbital, e um compartimento de instrumentos cônico (peso 2,27 toneladas e diâmetro máximo de 2,43 m). Os compartimentos foram conectados mecanicamente uns aos outros por meio de faixas metálicas e fechaduras pirotécnicas. A nave estava equipada com sistemas: controle automático e manual, orientação automática ao Sol, orientação manual à Terra, suporte de vida (projetado para manter uma atmosfera interna próxima em seus parâmetros à atmosfera da Terra por 10 dias), controle lógico de comando , fonte de alimentação, controle térmico e pouso. Para garantir as tarefas do trabalho humano no espaço sideral, a nave foi equipada com equipamentos autônomos e de radiotelemetria para monitoramento e registro de parâmetros que caracterizam o estado do astronauta, estruturas e sistemas, equipamentos de ondas ultracurtas e ondas curtas para comunicação radiotelefônica bidirecional do astronauta com estações terrestres, um link de rádio de comando, um dispositivo de tempo de programa, um sistema de televisão com duas câmeras de transmissão para observar o astronauta da Terra, um sistema de rádio para monitorar os parâmetros da órbita e encontrar a direção da espaçonave, um TDU- 1 sistema de propulsão de frenagem e outros sistemas. O peso da espaçonave junto com o último estágio do veículo lançador era de 6,17 toneladas e seu comprimento em conjunto era de 7,35 m.

O veículo de descida tinha duas janelas, uma das quais localizada na escotilha de entrada, logo acima da cabeça do cosmonauta, e a outra, equipada com um sistema de orientação especial, no piso a seus pés. O astronauta, vestido com um traje espacial, foi colocado em um assento ejetável especial. Na última etapa de pouso, após frear o veículo de descida na atmosfera, a uma altitude de 7 km, o cosmonauta ejetou da cabine e fez um pouso de paraquedas. Além disso, foi fornecida a possibilidade de pousar um astronauta dentro do veículo de descida. O veículo de descida tinha pára-quedas próprio, mas não estava equipado com os meios para realizar um pouso suave, o que ameaçou a pessoa que permanecesse nele com uma contusão grave durante um pouso conjunto.

Em caso de falha dos sistemas automáticos, o astronauta poderia mudar para o controle manual. As naves Vostok não eram adaptadas para voos tripulados à Lua, e também não permitiam a possibilidade de voos de pessoas que não haviam passado por treinamento especial.

Pilotos da nave espacial Vostok:

"Nascer do sol"

Duas ou três cadeiras comuns foram instaladas no espaço vago do assento ejetável. Como agora a tripulação estava pousando no veículo de descida, além do sistema de pára-quedas, foi instalado um motor de freio de propelente sólido para garantir um pouso suave do navio, que foi acionado imediatamente antes de tocar o solo a partir do sinal de um altímetro mecânico . Na espaçonave Voskhod-2, destinada a caminhadas espaciais, os dois cosmonautas estavam vestidos com trajes espaciais Berkut. Além disso, foi instalada uma câmara de ar inflável, que foi reiniciada após o uso.

A espaçonave Voskhod foi lançada em órbita pelo veículo de lançamento Voskhod, também desenvolvido com base no veículo de lançamento Vostok. Mas o sistema do transportador e da espaçonave Voskhod nos primeiros minutos após o lançamento não tinha meios de resgate em caso de acidente.

Os seguintes voos foram feitos no âmbito do programa Voskhod:

"Cosmos-47" - 6 de outubro de 1964 Voo de teste não tripulado para testar e testar o navio.

"Voskhod-1" - 12 de outubro de 1964 O primeiro voo espacial com mais de uma pessoa a bordo. Tripulação - cosmonauta-piloto Komarov, construtor Feoktistov e médico Egorov.

Kosmos-57 - 22 de fevereiro de 1965 Um voo de teste não tripulado para testar a nave para caminhada espacial terminou em falha (enfraquecido pelo sistema de autodestruição devido a um erro no sistema de comando).

"Cosmos-59" - 7 de março de 1965 Voo de teste não tripulado de um dispositivo de outra série ("Zenith-4") com o gateway instalado da espaçonave Voskhod para caminhada espacial.

"Voskhod-2" - 18 de março de 1965 A primeira caminhada espacial com. Tripulação - cosmonauta-piloto Belyaev e teste o cosmonauta Leonov.

"Cosmos-110" - 22 de fevereiro de 1966 Vôo de teste para verificar o funcionamento dos sistemas de bordo durante um longo vôo orbital, havia dois cães a bordo - Vento e Carvão, o voo durou 22 dias.

Nave espacial de segunda geração

"União"

Uma série de naves espaciais com vários assentos para voos em órbita próxima à Terra. O desenvolvedor e fabricante do navio é RSC Energia ( Rocket and Space Corporation Energia em homenagem a S. P. Korolev. A organização-mãe da corporação está localizada na cidade de Korolev, a filial está no cosmódromo de Baikonur). Como uma estrutura organizacional única, surgiu em 1974 sob a liderança de Valentin Glushko.

História da criação

O foguete e complexo espacial Soyuz começou a ser projetado em 1962 no OKB-1 como um navio do programa soviético para voar ao redor da lua. A princípio, assumiu-se que, sob o programa "A", um monte de espaçonaves e estágios superiores deveriam ir à Lua 7K, 9K, 11K. No futuro, o projeto "A" foi fechado em favor de projetos separados ao redor da lua usando a espaçonave "Zond" / 7K-L1 e pousos na Lua usando o complexo L3 como parte do módulo de nave orbital 7K-LOK e desembarque do módulo de navio LK. Em paralelo com os programas lunares, com base no mesmo 7K e no projeto fechado da espaçonave Sever próxima à Terra, eles começaram a fazer 7K-OK- uma nave orbital multifuncional de três lugares (OK), projetada para praticar manobras e operações de ancoragem em órbita próxima à Terra, para realizar vários experimentos, incluindo a transição de astronautas de nave para nave através do espaço sideral.

Os testes do 7K-OK começaram em 1966. Após o abandono do programa de vôo na espaçonave Voskhod (com a destruição das bases de três das quatro espaçonaves Voskhod concluídas), os projetistas da espaçonave Soyuz perderam a oportunidade de elaborar soluções para o seu programa nele. Houve uma pausa de dois anos nos lançamentos tripulados na URSS, durante os quais os americanos estavam explorando ativamente o espaço sideral. Os três primeiros lançamentos não tripulados da espaçonave Soyuz foram total ou parcialmente malsucedidos, erros sérios foram encontrados no projeto da espaçonave. No entanto, o quarto lançamento foi realizado por um ("Soyuz-1" com V. Komarov), o que acabou sendo trágico - o astronauta morreu durante a descida à Terra. Após o acidente da Soyuz-1, o projeto do navio foi completamente redesenhado para retomar os voos tripulados (foram realizados 6 lançamentos não tripulados), e em 1967 o primeiro, em geral bem sucedido, acoplagem automática de duas Soyuz (Cosmos-186 e Cosmos- 188”), em 1968 foram retomados os voos tripulados, em 1969 ocorreu a primeira atracação de duas naves tripuladas e um voo em grupo de três naves ao mesmo tempo, e em 1970 ocorreu um voo autónomo de duração recorde (17,8 dias). Os primeiros seis navios "Soyuz" e ("Soyuz-9") eram navios da série 7K-OK. Uma variante do navio também estava se preparando para o voo "Soyuz-Contato" para testar os sistemas de ancoragem dos navios módulo 7K-LOK e LK do complexo expedicionário lunar L3. Devido ao fracasso do programa de pouso lunar L3 em alcançar o estágio de voos tripulados, a necessidade de voos Soyuz-Kontakt desapareceu.

Em 1969, começaram os trabalhos para a criação de uma estação orbital de longo prazo (DOS) Salyut. Um navio foi projetado para entregar a tripulação 7KT-OK(T - transporte). O novo navio diferia dos anteriores pela presença de uma estação de ancoragem de um novo design com um bueiro interno e sistemas de comunicação adicionais a bordo. O terceiro navio deste tipo ("Soyuz-10") não cumpriu a tarefa que lhe foi atribuída. A atracação com a estação foi realizada, mas como resultado de danos na estação de ancoragem, a escotilha do navio foi bloqueada, o que impossibilitou a transferência da tripulação para a estação. Durante o quarto voo de um navio deste tipo ("Soyuz-11"), devido à despressurização na seção de descida, G. Dobrovolsky, V. Volkov e V. Patsaev uma vez que eles estavam sem trajes espaciais. Após o acidente da Soyuz-11, o desenvolvimento do 7K-OK / 7KT-OK foi abandonado, a nave foi redesenhada (foram feitas alterações no layout da SA para acomodar cosmonautas em trajes espaciais). Devido ao aumento da massa dos sistemas de suporte à vida, uma nova versão do navio 7K-T tornou-se um painel solar duplo e perdido. Este navio tornou-se o "cavalo de batalha" da cosmonáutica soviética da década de 1970: 29 expedições às estações Salyut e Almaz. Versão do navio 7K-TM(M - modificado) foi usado em um voo conjunto com a Apollo americana no programa ASTP. Quatro espaçonaves Soyuz, lançadas oficialmente após o acidente Soyuz-11, tinham painéis solares de vários tipos em seu design, mas essas eram outras versões da espaçonave Soyuz - 7K-TM (Soyuz-16, Soyuz-19), 7K-MF6("Soyuz-22") e modificação 7K-T - 7K-T-AF sem docking station ("Soyuz-13").

Desde 1968, as naves espaciais da série Soyuz foram modificadas e produzidas. 7K-S. 7K-S estava sendo finalizado por 10 anos e em 1979 tornou-se um navio 7K-ST "Soyuz T", e em um curto período de transição, os astronautas voaram simultaneamente no novo 7K-ST e no desatualizado 7K-T.

A evolução adicional dos sistemas da espaçonave 7K-ST levou à modificação 7K-STM SoyuzTM: um novo sistema de propulsão, um sistema de pára-quedas melhorado, um sistema de rendezvous, etc. O primeiro vôo da Soyuz TM foi feito em 21 de maio de 1986 para a estação Mir, o último Soyuz TM-34 - em 2002 para a ISS.

A modificação do navio está atualmente em operação 7K-STMA Soyuz TMA(A - antropométrico). O navio, de acordo com os requisitos da NASA, foi finalizado em relação aos voos para a ISS. Os astronautas que não se encaixam na Soyuz TM em termos de altura podem trabalhar nela. A consola dos cosmonautas foi substituída por uma nova, com uma base de elementos moderna, o sistema de pára-quedas foi melhorado e a protecção térmica foi reduzida. O último lançamento da espaçonave Soyuz TMA-22 desta modificação ocorreu em 14 de novembro de 2011.

Além da Soyuz TMA, hoje navios de uma nova série são usados ​​para voos espaciais 7K-STMA-M "Soyuz TMA-M" ("Soyuz TMAC")(C - digitais).

Dispositivo

Os navios desta série consistem em três módulos: um compartimento de montagem de instrumentos (PAO), um veículo de descida (SA) e um compartimento de amenidades (BO).

O PJSC possui um sistema de propulsão combinado, combustível para ele, sistemas de serviço. O comprimento do compartimento é de 2,26 m, o diâmetro principal é de 2,15 m. O sistema de propulsão é composto por 28 DPO (motores de amarração e orientação), 14 em cada coletor, além de um motor de correção de rendezvous (SKD). O ACS foi projetado para manobras e desórbitas orbitais.

O sistema de fornecimento de energia consiste em painéis solares e baterias.

O veículo de descida contém lugares para astronautas, sistemas de suporte à vida, sistemas de controle e um sistema de pára-quedas. O comprimento do compartimento é de 2,24 m, o diâmetro é de 2,2 m. O compartimento de amenidades tem 3,4 m de comprimento e 2,25 m de diâmetro. Está equipado com uma estação de ancoragem e um sistema de aproximação. No volume vedado da BO encontram-se cargas para a estação, outras cargas úteis, vários sistemas de suporte à vida, nomeadamente uma sanita. Através da escotilha de pouso na superfície lateral do BO, os cosmonautas entram na nave no local de lançamento do cosmódromo. O BO pode ser usado ao travar no espaço sideral em trajes espaciais do tipo "Orlan" através da escotilha de pouso.

Nova versão atualizada da Soyuz TMA-MS

A atualização afetará quase todos os sistemas da nave tripulada. Os principais pontos do programa de modernização da espaçonave:

• a eficiência energética dos painéis solares será aumentada através do uso de conversores fotovoltaicos mais eficientes;
• confiabilidade do encontro e acoplagem da espaçonave com a estação espacial, alterando a instalação dos motores de atracação e orientação. O novo esquema destes motores permitirá realizar rendezvous e atracação mesmo em caso de avaria de um dos motores e assegurar a descida de uma nave tripulada em caso de avaria de dois motores;
• um novo sistema de comunicação e direcionamento, que permitirá, além de melhorar a qualidade das comunicações de rádio, facilitar a busca de um veículo de descida que tenha pousado em qualquer ponto do globo.

A Soyuz TMA-MS atualizada será equipada com sensores GLONASS. Na etapa de paraquedismo e após o pouso do veículo de descida, suas coordenadas obtidas dos dados GLONASS/GPS serão transmitidas pelo sistema de satélites Cospas-Sarsat ao MCC.

Soyuz TMA-MS será a última modificação da Soyuz". O navio será utilizado para voos tripulados até ser substituído por um navio de nova geração. Mas essa é uma história completamente diferente...

Há 100 anos, os fundadores da astronáutica dificilmente poderiam imaginar que as naves espaciais seriam jogadas em um aterro sanitário após um único voo. Não é de surpreender que os primeiros projetos de navios fossem vistos como reutilizáveis ​​e muitas vezes alados. Por muito tempo - até o início dos voos tripulados - eles competiram nas pranchetas de designers com Vostoks e Mercurys descartáveis. Infelizmente, a maioria das naves reutilizáveis ​​permaneceu como projeto, e o único sistema reutilizável colocado em operação (Space Shuttle) acabou sendo terrivelmente caro e longe de ser o mais confiável. Por que aconteceu?

Os foguetes são baseados em duas fontes - aviação e artilharia. O início da aviação exigia reutilização e alado, enquanto a artilharia estava inclinada ao uso único de um “projétil de foguete”. Foguetes de combate, dos quais a astronáutica prática cresceu, eram, é claro, descartáveis.

Quando se trata de prática, os projetistas se deparam com toda uma gama de problemas de voo em alta velocidade, incluindo cargas mecânicas e térmicas extremamente altas. Por meio de pesquisas teóricas, bem como de tentativa e erro, os engenheiros puderam escolher a forma ideal da ogiva e materiais eficazes de blindagem de calor. E quando a questão do desenvolvimento de espaçonaves reais estava na agenda, os projetistas se depararam com uma escolha de conceito: construir um "avião" espacial ou um aparelho tipo cápsula semelhante à ogiva de um míssil balístico intercontinental? Como a corrida espacial estava em ritmo frenético, optou-se pela solução mais simples - afinal, em termos de aerodinâmica e design, a cápsula é muito mais simples que um avião.

Rapidamente ficou claro que, no nível técnico daqueles anos, era quase impossível fazer um navio-cápsula reutilizável. A cápsula balística entra na atmosfera em grande velocidade e sua superfície pode aquecer até 2.500-3.000 graus. Um avião espacial com uma qualidade aerodinâmica suficientemente alta experimenta quase metade da temperatura durante a descida da órbita (1.300-1.600 graus), mas os materiais adequados para sua proteção térmica ainda não foram criados nas décadas de 1950-1960. Naquela época, a única proteção térmica eficaz era obviamente o revestimento ablativo descartável: a substância do revestimento era derretida e evaporada da superfície da cápsula pelo fluxo de gás que entrava, absorvendo e levando o calor, que de outra forma teria causado um aquecimento inaceitável da descida veículo.

Tentativas de colocar todos os sistemas em uma única cápsula - um sistema de propulsão com tanques de combustível, sistemas de controle, suporte de vida e fonte de alimentação - levaram a um rápido aumento na massa do dispositivo: quanto maior a cápsula, maior a massa do calor -revestimento de blindagem (que foi usado, por exemplo, fibra de vidro impregnada com resinas fenólicas com densidade bastante alta). No entanto, a capacidade de carga dos veículos de lançamento era limitada. A solução foi encontrada na divisão do navio em compartimentos funcionais. O "coração" do sistema de suporte à vida do cosmonauta foi colocado em uma cabine-cápsula relativamente pequena com proteção térmica, e os blocos dos demais sistemas foram colocados em compartimentos destacáveis ​​descartáveis, naturalmente, que não possuíam nenhum revestimento de proteção térmica. Parece que o pequeno recurso dos principais sistemas de tecnologia espacial também levou os projetistas a tal decisão. Por exemplo, um motor de foguete de propelente líquido "vive" por várias centenas de segundos e, para aumentar seu recurso por várias horas, você precisa fazer grandes esforços.

Plano de fundo de navios reutilizáveis
Um dos primeiros projetos tecnicamente desenvolvidos do ônibus espacial foi um avião-foguete projetado por Eugen Senger. Em 1929 ele escolheu este projeto para sua tese de doutorado. Conforme concebido pelo engenheiro austríaco, que tinha apenas 24 anos, o avião-foguete deveria entrar em órbita baixa da Terra, por exemplo, para atender a estação orbital, e depois retornar à Terra com a ajuda de asas. No final dos anos 1930 e início dos anos 1940, em um instituto de pesquisa fechado especialmente criado, ele realizou um estudo profundo de um avião-foguete conhecido como "bombardeiro antípoda". Felizmente, o projeto não foi implementado no Terceiro Reich, mas se tornou o ponto de partida para muitos trabalhos do pós-guerra tanto no Ocidente quanto na URSS.

Assim, nos EUA, por iniciativa de V. Dornberger (o chefe do programa V-2 na Alemanha fascista), no início da década de 1950, foi projetado o bombardeiro-foguete Bomi, cuja versão de dois estágios poderia entrar em quase -Órbita terrestre. Em 1957, os militares dos EUA começaram a trabalhar no avião-foguete DynaSoar. O dispositivo deveria realizar missões especiais (inspeção de satélites, operações de reconhecimento e ataque, etc.) e retornar à base em um voo de planejamento.

Na URSS, mesmo antes do voo de Yuri Gagarin, várias opções de veículos tripulados alados reutilizáveis ​​foram consideradas, como o VKA-23 (designer-chefe V.M. Myasishchev), "136" (A.N. Tupolev), bem como o projeto P.V. . Tsybin, conhecido como o "Lapotok", desenvolvido por ordem de S.P. Rainha.

Na segunda metade da década de 1960 na URSS no Design Bureau A.I. Mikoyan, sob a direção de G.E. Lozino-Lozinsky, o trabalho estava em andamento no sistema aeroespacial reutilizável Spiral, que consistia em uma aeronave supersônica e uma aeronave orbital lançada em órbita usando um foguete de dois estágios. A aeronave orbital era semelhante em tamanho e propósito ao DynaSoar, mas diferia em forma e detalhes técnicos. A opção de lançar o Spiral no espaço usando o veículo lançador Soyuz também foi considerada.

Devido ao insuficiente nível técnico daqueles anos, nenhum dos inúmeros projetos de veículos alados reutilizáveis ​​dos anos 1950-1960 saiu da fase de projeto.

Primeira encarnação

E, no entanto, a ideia de foguete reutilizável e tecnologia espacial acabou sendo tenaz. No final da década de 1960, nos Estados Unidos e um pouco mais tarde na URSS e na Europa, uma reserva considerável havia sido acumulada no campo da aerodinâmica hipersônica, novos materiais estruturais e de proteção térmica. E os estudos teóricos foram reforçados por experimentos, incluindo voos de aeronaves experimentais, sendo o mais famoso o americano X-15.

Em 1969, a NASA celebrou os primeiros contratos com empresas aeroespaciais dos EUA para estudar a aparência do promissor sistema de transporte espacial reutilizável Space Shuttle (inglês - "space shuttle"). De acordo com as previsões da época, no início da década de 1980, o fluxo de carga órbita-Terra seria de até 800 toneladas por ano, e os ônibus espaciais deveriam fazer de 50 a 60 voos anuais, entregando naves espaciais para diversos fins, bem como tripulações e cargas para estações orbitais. Esperava-se que o custo de lançamento de carga em órbita não excedesse US$ 1.000 por quilo. Ao mesmo tempo, o ônibus espacial exigia a capacidade de retornar cargas suficientemente grandes da órbita, por exemplo, satélites caros de várias toneladas para reparos na Terra. Deve-se notar que a tarefa de devolver a carga da órbita é, em alguns aspectos, mais difícil do que colocá-la no espaço. Por exemplo, na espaçonave Soyuz, os astronautas que retornam da Estação Espacial Internacional podem levar menos de cem quilos de bagagem.

Em maio de 1970, após analisar as propostas recebidas, a NASA escolheu um sistema com dois estágios alados e emitiu contratos para o desenvolvimento do projeto pela norte-americana Rockwell e McDonnel Douglas. Com um peso de lançamento de cerca de 1.500 toneladas, deveria lançar de 9 a 20 toneladas de carga útil em órbita baixa. Ambos os estágios deveriam ser equipados com conjuntos de motores de oxigênio-hidrogênio com um empuxo de 180 toneladas cada. No entanto, em janeiro de 1971, os requisitos foram revisados ​​- o peso de saída aumentou para 29,5 toneladas e o peso inicial para 2.265 toneladas. Segundo os cálculos, o lançamento do sistema não custou mais de US$ 5 milhões, mas o desenvolvimento foi estimado em US$ 10 bilhões - mais do que o Congresso dos EUA estava disposto a alocar (não esqueçamos que os Estados Unidos estavam na época em guerra na Indochina).

A NASA e as empresas de desenvolvimento foram confrontadas com a tarefa de reduzir o custo do projeto em pelo menos metade. Dentro da estrutura de um conceito totalmente reutilizável, isso não foi alcançado: era muito difícil desenvolver proteção térmica para etapas com tanques criogênicos volumosos. Surgiu a ideia de tornar os tanques externos, descartáveis. Em seguida, eles abandonaram o primeiro estágio alado em favor de propulsores de propulsores sólidos de partida reutilizáveis. A configuração do sistema assumiu um aspecto familiar a todos, e seu custo, cerca de US$ 5 bilhões, se enquadrava dentro dos limites especificados. É verdade que os custos de lançamento aumentaram ao mesmo tempo para 12 milhões de dólares, mas isso foi considerado bastante aceitável. Como um dos desenvolvedores brincou amargamente, “o ônibus espacial foi projetado por contadores, não engenheiros”.

O desenvolvimento em grande escala do ônibus espacial, confiado à norte-americana Rockwell (mais tarde Rockwell International), começou em 1972. Quando o sistema foi colocado em operação (e o primeiro vôo da Columbia ocorreu em 12 de abril de 1981 - exatamente 20 anos depois de Gagarin), era em todos os aspectos uma obra-prima tecnológica. Isso é apenas o custo de seu desenvolvimento ultrapassou 12 bilhões de dólares. Hoje, o custo de um lançamento chega a fantásticos 500 milhões de dólares! Como assim? Afinal, o reutilizável, em princípio, deveria ser mais barato que o descartável (pelo menos em termos de um voo)?

Em primeiro lugar, as previsões para o volume de tráfego de carga não se concretizaram - acabou sendo uma ordem de magnitude menor do que o esperado. Em segundo lugar, o compromisso entre engenheiros e financiadores não beneficiou a eficiência do ônibus espacial: o custo dos trabalhos de reparo e restauração de várias unidades e sistemas atingiu metade do custo de sua produção! A manutenção da proteção térmica cerâmica exclusiva era especialmente cara. Finalmente, a rejeição do primeiro estágio alado levou ao fato de que operações caras de busca e salvamento tiveram que ser organizadas para reutilizar propulsores de combustível sólido.

Além disso, o ônibus espacial só podia operar em modo tripulado, o que aumentava significativamente o custo de cada missão. A cabine com os astronautas não é separada da nave, razão pela qual em algumas áreas do voo qualquer acidente grave é repleto de catástrofe com a morte da tripulação e a perda do ônibus espacial. Isso já aconteceu duas vezes - com o Challenger (28 de janeiro de 1986) e Columbia (1 de fevereiro de 2003). A última catástrofe mudou as atitudes em relação ao programa do ônibus espacial: depois de 2010, os "ônibus" serão desativados. Eles serão substituídos pelos Orions, aparentemente muito reminiscentes de seu avô - a nave Apollo - e com uma cápsula de resgate reutilizável da tripulação.

Hermes, França/ESA, 1979-1994. Aeronave orbital lançada verticalmente por um foguete Ariane-5, pousando horizontalmente com manobra lateral de até 1.500 km. Peso de lançamento - 700 toneladas, estágio orbital - 10-20 toneladas. Tripulação - 3-4 pessoas, carga de saída - 3 toneladas, retorno - 1,5 toneladas

Lançadeiras de nova geração

Desde o início da implementação do programa Space Shuttle, tentativas foram feitas repetidamente no mundo para criar novas espaçonaves reutilizáveis. O projeto Hermes começou a ser desenvolvido na França no final da década de 1970, e depois continuou no âmbito da Agência Espacial Européia. Este pequeno avião espacial, fortemente reminiscente do projeto DynaSoar (e do Clipper sendo desenvolvido na Rússia), deveria ser lançado em órbita por um foguete Ariane-5 descartável, entregando vários tripulantes e até três toneladas de carga ao orbital estação. Apesar do design bastante conservador, Hermes acabou por estar além da força da Europa. Em 1994, o projeto, que custou cerca de US$ 2 bilhões, foi fechado.

Muito mais fantástico foi o projeto de uma aeronave aeroespacial não tripulada com pouso e decolagem horizontal HOTOL (Horizontal Take-Off and Landing), proposto em 1984 pela British Aerospace. De acordo com o plano, este veículo alado de estágio único deveria ser equipado com um sistema de propulsão exclusivo que liquefaz o oxigênio do ar em voo e o usa como oxidante. O hidrogênio serviu como combustível. O financiamento para o trabalho do estado (três milhões de libras esterlinas) parou após três anos devido à necessidade de enormes custos para demonstrar o conceito de um motor incomum. Uma posição intermediária entre o HOTOL "revolucionário" e o conservador "Hermes" é ocupada pelo projeto do sistema aeroespacial Sanger, desenvolvido em meados da década de 1980 na Alemanha. O primeiro estágio foi uma aeronave de reforço hipersônica com motores turboramjet combinados. Depois de atingir 4-5 velocidades de som, o avião aeroespacial tripulado Horus ou o estágio de carga descartável Kargus foi lançado de suas costas. No entanto, este projeto não saiu da fase “papel”, principalmente por questões financeiras.

O projeto americano NASP foi introduzido pelo presidente Reagan em 1986 como um programa nacional de aeronaves aeroespaciais. Muitas vezes referido na imprensa como o "Expresso do Oriente", esta nave de estágio único tinha características de voo fantásticas. Eles eram fornecidos por motores ramjet supersônicos, que, segundo especialistas, podiam operar em números Mach de 6 a 25. No entanto, o projeto esbarrou em problemas técnicos e, no início dos anos 1990, foi encerrado.

O "Buran" soviético foi apresentado na imprensa nacional (e estrangeira) como um sucesso incondicional. No entanto, tendo feito o único voo não tripulado em 15 de novembro de 1988, este navio caiu no esquecimento. Para ser justo, deve-se dizer que Buran não era menos perfeito que o ônibus espacial. E em termos de segurança e versatilidade de uso, superou inclusive seu concorrente no exterior. Ao contrário dos americanos, os especialistas soviéticos não tinham ilusões sobre o custo-benefício de um sistema reutilizável - os cálculos mostraram que um foguete descartável era mais eficiente. Mas ao criar Buran, outro aspecto foi o principal - o ônibus soviético foi desenvolvido como um sistema espacial militar. Com o fim da Guerra Fria, esse aspecto ficou em segundo plano, o que não pode ser dito sobre viabilidade econômica. E Buran teve um mau momento com isso: seu custo de lançamento foi o lançamento simultâneo de algumas centenas de porta-aviões Soyuz. O destino de Buran estava selado.

Prós e contras

Apesar do fato de que novos programas para o desenvolvimento de navios reutilizáveis ​​​​aparecem como cogumelos após a chuva, até agora nenhum deles foi bem-sucedido. Os projetos mencionados acima por Hermes (França, ESA), HOTOL (Grã-Bretanha) e Sanger (Alemanha) terminaram em nada. "Zavis" entre eras MAKS - sistema aeroespacial reutilizável soviético-russo. Os programas NASP (National Aerospace Plane) e RLV (Reusable Launch Vehicle), as últimas tentativas dos EUA de criar um MTKS de segunda geração para substituir o ônibus espacial, também falharam. Qual é a razão dessa constância nada invejável?

MAKS, URSS/Rússia, desde 1985. Sistema reutilizável com partida a ar, pouso horizontal. Peso de decolagem - 620 toneladas, segundo estágio (com tanque de combustível) - 275 toneladas, aeronave orbital - 27 toneladas. Tripulação - 2 pessoas, carga útil - até 8 toneladas. De acordo com os desenvolvedores (NPO Molniya), MAKS é o mais próximo da implementação do projeto do navio reutilizável

Comparado a um veículo lançador descartável, a criação de um sistema de transporte reutilizável "clássico" é extremamente caro. Por si só, os problemas técnicos dos sistemas reutilizáveis ​​são solucionáveis, mas o custo de sua solução é muito alto. Aumentar a frequência de uso às vezes requer um aumento muito significativo na massa, o que leva a um aumento no custo. Para compensar o aumento da massa, são utilizados materiais estruturais e de blindagem de calor ultraleves e superfortes (e mais caros) (e muitas vezes inventados do zero), bem como motores com parâmetros exclusivos. E o uso de sistemas reutilizáveis ​​no campo de velocidades hipersônicas pouco estudados exige custos significativos para pesquisas aerodinâmicas.

E, no entanto, isso não significa que os sistemas reutilizáveis, em princípio, não possam valer a pena. A posição muda com um grande número de partidas. Digamos que o custo de desenvolvimento do sistema seja de US$ 10 bilhões. Então, com 10 voos (sem o custo de manutenção entre voos), será cobrado um custo de desenvolvimento de 1 bilhão de dólares por lançamento, e com mil voos - apenas 10 milhões! No entanto, devido à redução geral da “atividade cósmica da humanidade”, só se pode sonhar com esse número de lançamentos... Então, podemos acabar com os sistemas reutilizáveis? Nem tudo é tão claro aqui.

Primeiro, o crescimento da "atividade espacial da civilização" não está descartado. Certas esperanças são dadas pelo novo mercado de turismo espacial. Talvez, a princípio, navios de pequeno e médio porte do tipo “combinado” (versões reutilizáveis ​​dos descartáveis ​​“clássicos”), como o europeu Hermes ou, o que está mais próximo de nós, o russo Clipper, estejam em demanda . Eles são relativamente simples, podem ser lançados ao espaço por veículos de lançamento descartáveis ​​convencionais (incluindo, possivelmente, já disponíveis). Sim, esse esquema não reduz o custo de entrega de carga no espaço, mas possibilita reduzir o custo da missão como um todo (incluindo a remoção do ônus da produção em série de navios da indústria). Além disso, os veículos alados permitem reduzir drasticamente as forças G que atuam nos astronautas durante a descida, o que é uma vantagem indiscutível.

Em segundo lugar, o que é especialmente importante para a Rússia, o uso de estágios alados reutilizáveis ​​permite remover restrições no azimute de lançamento e reduzir o custo das zonas de exclusão alocadas para os campos de impacto dos fragmentos do veículo lançador.

Clipper, Rússia, desde 2000. Uma nova espaçonave em desenvolvimento com uma cabine reutilizável para transportar tripulação e carga para a órbita próxima à Terra e uma estação orbital. Lançamento vertical por foguete Soyuz-2, pouso horizontal ou de paraquedas. A tripulação é de 5 a 6 pessoas, o peso de lançamento do navio é de até 13 toneladas, o peso de pouso é de até 8,8 toneladas. A data prevista do primeiro voo orbital tripulado é 2015

Motores hipersônicos
O tipo de propulsão mais promissor para aeronaves aeroespaciais reutilizáveis ​​com decolagem horizontal, alguns especialistas consideram motores ramjet hipersônicos (motores scramjet), ou, como são mais comumente chamados, motores ramjet com combustão supersônica. O layout do motor é extremamente simples - não possui compressor nem turbina. O fluxo de ar é comprimido pela superfície do dispositivo, bem como em uma entrada de ar especial. Normalmente, a única parte móvel do motor é a bomba de combustível.

A principal característica do scramjet é que em velocidades de vôo seis ou mais vezes maiores que a velocidade do som, o fluxo de ar não tem tempo de desacelerar no trato de admissão até a velocidade subsônica, e a combustão deve ocorrer em um fluxo supersônico. E isso apresenta certas dificuldades - geralmente o combustível não tem tempo para queimar em tais condições. Por muito tempo acreditou-se que o único combustível adequado para motores scramjet era o hidrogênio. É verdade que resultados encorajadores foram obtidos recentemente com combustíveis como o querosene.

Apesar do fato de os motores hipersônicos terem sido estudados desde meados da década de 1950, nenhum modelo de voo em tamanho real foi feito ainda: a complexidade de calcular processos dinâmicos de gás em velocidades hipersônicas requer experimentos de voo em grande escala caros. Além disso, são necessários materiais resistentes ao calor que sejam resistentes à oxidação em altas velocidades, bem como um fornecimento de combustível otimizado e um sistema de refrigeração para o scramjet em voo.

Uma desvantagem significativa dos motores hipersônicos é que eles não podem funcionar desde o início, o dispositivo deve ser acelerado a velocidades supersônicas por outros, por exemplo, motores turbojato convencionais. E, claro, um scramjet só funciona na atmosfera, então você precisa de um motor de foguete para entrar em órbita. A necessidade de colocar vários motores em um aparelho complica muito o projeto de uma aeronave aeroespacial.

Multiplicidade multifacetada

As opções para a implementação construtiva de sistemas reutilizáveis ​​são muito diversas. Ao discuti-los, não se deve limitar apenas aos navios, deve-se dizer sobre os transportadores reutilizáveis ​​- sistemas de espaço de transporte reutilizável de carga (MTKS). Obviamente, para reduzir o custo de desenvolvimento de MTKS, é necessário criar não tripulados e não sobrecarregá-los com funções redundantes, como um ônibus espacial. Isso simplificará e facilitará significativamente o design.

Do ponto de vista da facilidade de operação, os sistemas de estágio único são os mais atraentes: teoricamente, são muito mais confiáveis ​​do que os sistemas de vários estágios e não requerem zonas de exclusão (por exemplo, o projeto VentureStar, criado nos EUA no âmbito do programa RLV em meados da década de 1990). Mas sua implementação está "à beira do possível": para criá-los, é necessário reduzir a massa relativa da estrutura em pelo menos um terço em comparação com os sistemas modernos. No entanto, sistemas reutilizáveis ​​de dois estágios também podem ter características de desempenho bastante aceitáveis ​​se forem utilizados primeiros estágios alados, retornando ao local de lançamento em forma de avião.

Em geral, o MTKS, como primeira aproximação, pode ser classificado de acordo com os métodos de lançamento e pouso: horizontal e vertical. Pensa-se frequentemente que os sistemas de lançamento horizontais têm a vantagem de não necessitarem de instalações de lançamento complexas. No entanto, os aeródromos modernos não são capazes de receber veículos com peso superior a 600-700 toneladas, e isso limita significativamente as capacidades dos sistemas com lançamento horizontal. Além disso, é difícil imaginar um sistema espacial cheio de centenas de toneladas de componentes de combustível criogênico entre aviões civis decolando e pousando no aeródromo dentro do cronograma. E se levarmos em conta os requisitos de nível de ruído, torna-se óbvio que, para transportadoras com lançamento horizontal, ainda será necessário construir aeródromos separados de alta classe. Portanto, a decolagem horizontal não tem vantagens significativas sobre a decolagem vertical. Por outro lado, ao decolar e pousar verticalmente, você pode abandonar as asas, o que facilita muito e reduz o custo do projeto, mas ao mesmo tempo dificulta uma aproximação de pouso precisa e leva a um aumento de g -forças durante a descida.

Ambos os motores tradicionais de foguete de propelente líquido (LPRE) e várias variantes e combinações de motores a jato de ar (WRE) são considerados sistemas de propulsão MTKS. Entre estes últimos estão o turbo-ramjet, que pode acelerar o dispositivo "de uma parada" a uma velocidade correspondente ao número Mach de 3,5-4,0, ramjet com combustão subsônica (operando de M = 1 a M = 6), ramjet com combustão supersônica (de M = 6 a M = 15, e de acordo com estimativas otimistas de cientistas americanos, até M = 24) e ramjet capaz de operar em toda a faixa de velocidades de vôo - de zero a orbital.

Os motores a jato de ar são uma ordem de grandeza mais econômicos que os motores de foguete (devido à falta de um agente oxidante a bordo do veículo), mas ao mesmo tempo eles têm uma gravidade específica de ordem de grandeza mais alta, além de restrições muito sérias velocidade e altitude de voo. Para o uso racional do VJE, é necessário voar em pressões de alta velocidade, protegendo a estrutura de cargas aerodinâmicas e superaquecimento. Ou seja, economizando combustível - o componente mais barato do sistema - os VJDs aumentam a massa da estrutura, que é muito mais cara. No entanto, os WFDs provavelmente encontrarão aplicação em veículos de lançamento horizontal reutilizáveis ​​relativamente pequenos.

Os mais realistas, ou seja, simples e relativamente baratos de desenvolver, talvez sejam dois tipos de sistemas. O primeiro é do tipo do já mencionado Clipper, no qual apenas o veículo reutilizável alado tripulado (ou a maior parte dele) se revelou fundamentalmente novo. Pequenas dimensões, embora criem certas dificuldades em termos de proteção térmica, reduzem os custos de desenvolvimento. Problemas técnicos para tais dispositivos são praticamente resolvidos. Portanto, o Clipper é um passo na direção certa.

O segundo são os sistemas de lançamento vertical com dois estágios de mísseis de cruzeiro, que podem retornar independentemente ao local de lançamento. Não são esperados problemas técnicos especiais durante sua criação, e um complexo de lançamento adequado provavelmente pode ser selecionado entre os já construídos.

Resumindo, podemos supor que o futuro dos sistemas espaciais reutilizáveis ​​não será sem nuvens. Eles terão que defender o direito de existir em uma luta severa com mísseis descartáveis ​​primitivos, mas confiáveis ​​e baratos.

Dmitry Vorontsov, Igor Afanasiev