Напевно, багато хто з нас у дитинстві розглядав зоряне небо, особливо у теплі серпневі ночі. Загадковий чорний простір завжди викликав у людей інтерес. Ми, як і наші предки, намагаємося зрозуміти, що ж цей невідомий світ таїть у собі? На це та багато інших питань, які дуже часто ставлять діти своїм батькам, часом важко дати відповідь. А що таке космос для нас, дорослих? Що ми знаємо про нього?
Порядок та гармонія
З тлумачних словників можна дізнатися, що в перекладі з грецької слово "космос" означає "стрункість", "порядок". під цим словом мали на увазі всю світобудову, розглядаючи його як упорядковану систему, яка відрізнялася, на противагу безладу і хаосу, гармонією. Був час, коли до цього поняття вчені включали всю природу Землі, усе, що у ній відбувається. Також сюди входили небесні світила, планети, зірки, галактики. Відомий титанічний працю під назвою "Космос". Автор Олександр Гумбольдт уклав у свої п'ять томів усю відому на той момент інформацію про природу. Тобто тут було все про космос.
Всесвіт
Що таке космос у наш час? Поняття це наділене, мабуть, істинним своїм змістом і означає "Всесвіт". Адже космос включає в себе зірки, комети, різні космічні світила, а також всі ці складові пов'язані між собою. Вони існують, підкоряючись відомим лише їм законам, і ці закони людина завжди намагалася розгадати. Спроби зрозуміти, що таке космос, мабуть, ніколи не припиняться. Ця загадка розбурхує уми людей.
Близький та далекий космос
Умовно весь простір Всесвіту поділено на далекий та ближній космос (околоземний простір). Територія, яка знаходиться безпосередньо поблизу нашої планети, активно вивчається за допомогою супутників. Це спеціальні транспортні засоби, що дозволяють людині брати активну участь у дослідженні космосу. Багато супутників досліджують навколоземний простір самостійно.
Далекий космос для людини недоступний. Але сподіватимемося, що тільки тимчасово. Ця територія колись також буде зайнята людиною.
Чумацький шлях
Вчені вважають, що космос складається з великої кількості галактик. Слово "галактика" походить від грецького "galaktikos" і означає "молочний". Саме тому назва нашої, в якій знаходяться Земля, Сонячна система та всі видимі зірки – "Чумацький Шлях".
Кожна галактика має свою специфічну будову, і вони, у свою чергу, складаються з різних систем зірок. Наша Сонячна система - це головна зірка Сонця та планети, що обертаються навколо неї. Тут є і різних і космічний пил. Магнітне поле дозволяє всьому цьому триматися разом і обертатися довкола Сонця. Кожна планета має свій шлях або орбіту. Багато хто з них має свої природні супутники, що обертаються навколо них.
Думаючи про те, що таке космос, ми завжди приходимо до висновку: він настільки загадковий і таємничий, що говорити про нього можна до нескінченності. Кожна унікальна і, у свою чергу, може стати темою для дискусії. І людина досліджуватиме весь цей безмежний простір, поки сама існує і є його маленькою частинкою.
КОСМІЧНИЙ ПРОСТІР, космос (від грецького ϰόσμος - упорядкованість, краса; світобудова, включаючи Землю; рідко - небесне склепіння; у радянській термінології синонім англійської outer space - позапланетний простір), простір, що простягається в Землі. Включає навколоземний, міжпланетний, міжзоряний та міжгалактичний космічний простір. Найбільш дослідженим та освоєним є навколоземний космічний простір.
Навколоземний космічний простір обмежується сферою земного тяжіння, в межах якої вплив гравітаційного поля Землі на політ КА є визначальним у порівнянні з гравітаційними полями Сонця і планет. Умови польоту в навколоземному космічному просторі визначаються головним чином характеристиками верхніх шарів земної атмосфери та різноманітних полів (гравітаційного, магнітних та електричних), радіаційною обстановкою та можливістю зустрічі з метеоритними тілами. Навколоземний космічний простір за своїми фізичними умовами поділяється на приземний космос (75-150 км), ближній (150-2000 км), середній (2-50 тисяч км) та далекий (понад 50 тисяч км) космос. Приземний космос розташований нижче природних радіаційних поясів Землі і характеризується порівняно високою щільністю атмосфери, що унеможливлює тривалий орбітальний політ тільки за рахунок сил інерції, а також вимагає значного теплового захисту КА. У той же час тут можна використовувати аеродинамічну підйомну силу (наприклад, для маневрування). Близький космос має малу щільність атмосфери, що дозволяє КА існувати від кількох годин до кількох років. Тут розташовані нижні області внутрішнього поясу радіаційного Землі. На висотах 500-1000 км політ КА найменше схильний до зовнішніх обурень. Середній космос характеризується дуже малою щільністю середовища, що визначає тривалість інерційного польоту КА від одного до сотень років. У ньому розташовуються майже всі області радіаційних поясів Землі. У середньому космосі можливе створення угруповань КА, нерухомих щодо земної поверхні. Далекий космос нині практично не освоєно. Тут розташовані орбіта Місяця, точки лібрації в системі Земля - Місяць, у яких відсутні гравітаційні збурення Сонця, планет та Місяця, що дозволяє використовувати їх для створення космічних систем тривалого існування та наукових досліджень.
Космічний простір активно використовують у різних цілях забезпечення життєдіяльності людини. Тут створені та функціонують системи космічного зв'язку та ретрансляції, засоби навігаційного, метеорологічного та топогеодезичного забезпечення, розвідки природних ресурсів Землі та безперервного спостереження за їх станом, дослідження Землі та її атмосфери. У перспективі передбачається розгортання у космічний простір виробництва енергоресурсів, сировини та нових (надчистих) матеріалів. Космічний простір з початку освоєння розглядався провідними державами світу як потенційний ТВД, що зумовлено можливістю реалізації глобальних навігаційних систем та систем зв'язку, оперативного отримання глобальної розвідувальної, топогеодезичної, метеорологічної та іншої інформації; державною екстериторіальністю, що дозволяє отримувати розвідувальну інформацію у мирний час по всій земній кулі, не порушуючи суверенітету держав; можливістю максимально наблизити космічні наступальні та оборонні системи до супротивника та впливати на його об'єкти на будь-яких ТВД, а також застосовувати зброю на нових фізичних принципах. З середини 1980-х років почалися дослідницькі та інші підготовчі роботи з реалізації Стратегічної оборонної ініціативи США (що передбачала створення космічної протиракетної зброї, у тому числі орбітального базування), за результатами яких наприкінці 2001 року було прийнято рішення про створення національної системи ПРО, а в 2002 про вихід США з Договору про обмеження систем ПРО 1972. Російська Федерація, згідно з прийнятою військовою доктриною, виступає проти мілітаризації космічного простору, але разом з тим, виходячи з принципу відповідності рівня технічного оснащення Збройних Сил потребам забезпечення військової безпеки, в Росії створено (2001).
Міжнародно-правовий режим космічного простору визначається міжнародним космічним правом. Національна програма космічних досліджень входить до сфери внутрішньої компетенції кожної держави, яка регулюється нормами її національного права. Дослідження та використання космічного простору в Росії здійснюються відповідно до Закону Російської Федерації «Про космічну діяльність» (1993), який встановлює правові та організаційні засади космічної діяльності при вирішенні соціально-економічної, науково-технічної та оборонних завдань.
Бурдаков Ст П., Зігель Ф. Ю. Фізичні основи космонавтики. Фізика Космосу. М., 1975; Авдєєв Ю. Ф. Космос, балістика, людина М., 1978; Космос та право. М., 1980.
Що є планета Венера, закрита від спостерігачів на Землі щільною атмосферою? Який вигляд має поверхня Марса і який склад марсіанської атмосфери? На ці запитання не могли відповісти телескопи. Але все змінилося з появою радіолокації.
Виявилося, що радіохвилі, що посилаються радіолокаторами із Землі, відбиваються від космічних тіл так само, якта від земних об'єктів. Спрямовуючи радіосигнали на певне астрономічне тіло, та аналізуючи відбиті від нього сигнали, можна отримати інформацію про космічний об'єкт.
Так з'явилася радіолокаційна радіоастрономія, що досліджує планети та їх супутники, комети, астероїди та навіть сонячну корону за допомогою радіосигналів.
Близький та далекий космос
Часто виділяють ближній та далекий космос. Кордон між ними вельми умовний.
Ближнім називають космос, що досліджується космічними літальними апаратами та міжпланетними станціями, а далеким вважають космос за межами Сонячної системи. Хоча точну межу між ними не встановлено.
Вважається, що ближній космос знаходиться над атмосферним шаром Землі, що обертається разом із нею і називається навколоземним простором. У ближньому космосі вже немає атмосфери, але на всі об'єкти, що знаходяться в ньому, все ще діє гравітаційне поле нашої планети. І що далі від Землі, то меншим стає цей вплив.
Об'єкти далекого космосу – зірки, галактики, туманності, чорні дірки, що розташовані поза Сонячної системи.
Близький космос населяють планети Сонячної системи, супутники, астероїди, комети, Сонце. За космічними поняттями відстань між ними та Землею вважається невеликою. Тому їх можна дослідити за допомогою радіолокаторів, розташованих на Землі. Це спеціальні потужні РЛС, які називаються планетними радіолокаторами.
Радіолокаційне дослідження ближнього космосу
Центр далекого космічного зв'язку в Євпаторії
Космічні радіолокатори працюють за таким же фізичним принципом, що і звичайні наземні радіолокатори, що обслуговують морські судна та літаки. Радіопередавальний пристрій планетного радіолокатора генерує радіохвилі, які направляють на досліджуваний космічний об'єкт. Відбиті від нього ехо-сигнали уловлюються приймальним пристроєм.
Але через величезну відстань відбитий від космічного об'єкта радіосигнал стає значно слабшим. Тому передавачі на планетних радіолокаторах мають дуже велику потужність, антени – великі розміри, а приймачі – дуже високу чутливість. Так, наприклад, діаметр дзеркала радіоантени в Центрі далекого космічного зв'язку під Євпаторією дорівнює 70 м-коду.
Першою планетою, яку досліджували за допомогою радіолокації, став Місяць. До речі, ідея послати радіосигнал на Місяць, а потім прийняти його відображення, виникла ще в 1928 р. і була висунута російськими вченими Леонідом Ісааковичем Мандельштамами Миколою Дмитровичем Папалексі. Але технічно реалізувати її на той час було неможливо.
Леонід Ісаакович Мандельштам
Микола Дмитрович Папалексі
Це вдалося зробити 1946 р. американським і угорським ученим незалежно друг від друга. Радіосигнал, посланий з потужного радіолокатора у бік Місяця, відбився від його поверхні і повернувся Землю через 2,5 секунди. Цей експеримент дозволив обчислити точну відстань до Місяця. Але разом із цим по картинці відбитих хвиль вдалося визначити і рельєф її поверхні.
У 1959 р. було отримано перші сигнали, відбиті від сонячної корони. У 1961 р. сигнал радіолокатора вирушив у бік Венери. Радіохвилі, що мають високу проникливість, проникли крізь її щільну атмосферу і дозволили «побачити» її поверхню.
Потім було розпочато дослідження Меркурія, Марса, Юпітера та Сатурна. Радіолокація допомогла визначити розміри планет, параметри їх орбіт, діаметри та швидкість їхнього обертання навколо Сонця, а також дослідити їх поверхні. За допомогою РЛС було встановлено точні розміри Сонячної системи.
Радіосигнали відбиваються як від поверхонь небесних тіл, а й від іонізованих слідів метеорних частинок у атмосфері Землі. Найчастіше ці сліди з'являються на висоті близько 100 км. І хоча існують вони від 1 до декількох секунд, цього достатньо, щоб за допомогою відбитих імпульсів визначити розмір самих частинок, їх швидкість та напрямок.
Бортові радіолокатори на керованих космічних об'єктах
Малий космічний апарат (МКА) "Кондор-Е" з радіолокатором
Після запуску першого супутника, як відомо, минуло шість десятків років. На даний момент вчені приходять до того, що дешевше і безпечно займатися освоєнням стратосфери, а не космосу.
На сьогоднішній день орбітою літають тисячі апаратів, таких як супутники зв'язку, космічні обсерваторії, зонди різного призначення та інші. На перший погляд, космічна сфера досягає великих успіхів, але тут все не так просто, як заявляє журналіст Ігор Тирський.
Чи є перспективи освоєння космосу?
Космічною темою знедавна зацікавлені бізнесмени, адже відкрили можливість приватного освоєння космосу, колонізації Марса та Місяця та обробки астероїдів. Найближчим часом підприємці вже зможуть надати пропозиції всім добровольцям здійснювати суборбітальні польоти заввишки приблизно 100 км. над планетою, а це майже космос.
Таким чином, космосом зацікавилися і персони, дуже далекі від цього, такі як Ілон Маск, Річард Бренсон, Пол Аллен, Владислав Фільов та Джефф Безос, які є підприємцями із Заходу.
У майбутньому очікується певний бум космічного туризму, виведення на орбіти тисяч супутників з метою роздачі інтернет-з'єднання, а також зведення баз на Марсі та Місяці на чолі з приватними компаніями та переїзду в нові місця мільйонів туристів.
Це не є жартом, адже такі думки входять до дійсних планів підприємців у сфері приватного космосу. Наприклад, Ілон Маск, який є головою компанії «SpaceX», дає обіцянки щодо відправлення на Марс мільйона людей.
Цілком імовірно, що в найближчому майбутньому поступовим чином навколоземний простір буде зайнятий людством. Ми приживемося там ґрунтовно. У той же час спостерігатиметься різке збільшення кількості функціонуючих апаратів космічного призначення на земній орбіті.
Інший сценарій
Космос є дуже складним і дорогим, до того ж на його вивчення витрачається багато часу, тому бізнес-перспективи його освоєння мало кого цікавлять. На даний момент усі послуги в цій сфері доступні лише державам і великим приватним організаціям, які мають до того ж підтримку держави. Навіть для цих організацій інвестиції у космічну сферу дуже ризиковані. Адже на орбіті цілком можливі відмови апаратів, вибухи ракет-носіїв тощо. Звичайно ж, техніка космічного призначення застрахована, і ця страховка здатна покрити всілякі витрати, однак, для створення іншого апарату буде потрібно колосальна кількість часу.
Навіть у разі успішного виведення на орбіту пристроїв вклади можуть, так би мовити, «не відбитися», а технології мають властивість старіння. Наприклад, існують такі супутники, як «Іридіум», які забезпечують космічний зв'язок за допомогою супутникового телефону будь-де Землі. Перший дзвінок у цій системі вдалося здійснити в 1997 році, а замислювалася технологія десяток років тому, в 1987 році, а тоді про стільниковий зв'язок мало хто знав.
На сьогоднішній день ми бачимо, що інтернет виявився більш простим і дешевим рішенням у цьому плані. А стільникові вежі при цьому в багатьох країнах так і будуються. «LTE» тепер не така дивовижна як раніше. На сьогоднішній день можна більше здивуватися людині з супутниковим телефоном. Таким чином, «Іридіум» у масі виявився не затребуваним, адже є стільниковий зв'язок, до того ж існують і супутникові послуги інших провайдерів, які коштують набагато менше, ніж вищеописана технологія. «Іридіум» є й нині, але вони не витримують конкуренції, адже інші провайдери пропонують ті ж самі технології за меншу вартість.
Аналогічне зараз відбувається і нині, тільки вже щодо світової павутини, адже «OneWeb» і «SpaceX» мають намір здійснити запуски тисяч штучних земних супутників, забезпечених антенами для роздачі інтернету по всій Землі.
Іншими словами, будь-який з жителів планети отримає можливість користуватися високошвидкісним супутниковим інтернетом за цілком прийнятну вартість або зовсім безоплатно, що залежить від моделі монетизації. Адже це актуально для сучасних людей, адже незважаючи на розвиток технологій приблизно стать населення планети так і не можуть користуватися інтернетом.
Така сама ситуація складалася з «Motorola», коли вона запускала «Ірідіум». Адже про такі масштаби мобільного зв'язку, як зараз, наприкінці 80-х навіть і не мріяли, а компанія вже мала наміри покрити своєю мережею весь світ. Нині ж стільниковий зв'язок доступний навіть у віддалених куточках планети, але щодо інтернету якість ще кульгає, тому вищезгадані компанії і хочуть зайнятися цією проблемою.
Супутниковий інтернет представляється дуже гарною альтернативою стільниковому або кабельному. Він не такий дорогий, як це на перший погляд здається, якщо мова стосується одностороннього доступу. Адже тут потрібно лише мати звичайну антену і відносно недороге обладнання для прийому сигналу. Для вихідного каналу тут використовуються такі технології, як ADSL, GPRS, 3G тощо. А от на тих територіях, де немає наземного зв'язку, ситуація складніша, тому там доводиться впроваджувати дуплексну, а не симплексну (односторонню) мережу. У такому разі термінал функціонує одночасно в режимі передавального та приймаючого пристрою, але цей варіант вже дорожче обійдеться.
В даний час супутникові компанії та стільникові компанії перебувають у конкурентній боротьбі з кабельним оптоволокном, адже ця технологія поширена ще не скрізь. Однак все йде до того, що планета буде обкладена кабелем, і в цьому випадку космічні мережі нам і не знадобляться.
Тому постають питання в рентабельності в майбутньому таких систем зв'язку, які збираються впроваджувати «SpaceX» та «OneWeb».
Напевно, потреба в інтернеті через супутники буде лише в Індії, в Африці та інших важкодоступних місцях, де немає можливості провести кабель або звести багато вишок «LTE». Тут постає питання, чи буде прийнятною вартість таких технологій і чи дозволять це впроваджувати органи влади. Тому складається враження, що супутниковий інтернет залишиться ще довгий час безальтернативним, але ситуація може і сильно змінитися.
Дрони та стратостати - альтернатива ракетам та супутникам
Супутники застосовують не тільки для доставки інтернету, але і для так званого дистанційного зондування планети, іншими словами, для зйомки поверхні на фото і передачі даних. Однак, нині можна помітити розвиток дронів та безпілотних літаючих апаратів, призначених для зондування. Адже вони обходяться дешево, мають властивість мобільності, здатні обслуговуватися на землі, і їх можна ще контролювати в ручному режимі.
Так що виникає питання, навіщо потрібні супутник на орбіті, якщо існують безпілотники, яким і хмари не страшні, адже їм можна просто опуститись під них і проблеми будуть виключені. Ще на них можна збільшувати роздільну здатність знімка шляхом зниження положення. Також дрони здатні нарізати кола над однією і тією ж місцевістю тривалий час і займатися там збором даних у реальному часі. Всі вищезгадані можливості обходяться дуже дешево в порівнянні з супутниковою системою, адже при експлуатації супутникової системи необхідна сотня апаратів, що дозволяють здійснювати оглядову подорож над місцевістю. Це все коштуватиме мільярди доларів. Значна відмінність, чи не так?
Багато хто думає, що не можна замінити космічні обсерваторії. Ні тут то було, адже існують такі проекти, як "VLT", "E-ELT", що є величезним телескопом, і "SOFIA", що є обсерваторією на літаку. Це цілком гідна альтернатива, лише щодо всіх діапазонів довжин хвиль. У цьому випадку допоможуть стратостати, здатні підніматися на висоти приблизно 40-50 км. над земною поверхнею та нести на собі великі навантаження, наприклад, обсерваторію. Як перевагу можна відзначити відсутність у них проблем із мікрогравітацією. При русі таких апаратів високого навантаження не виникає, що враховується зазвичай у ракетах-носіях, що збільшує масу і значно обмежує можливість усіляких поліпшень. Такі апарати здатні обслуговуватися в будь-який час, навіть при роботі, адже можна просто підлетіти до нього на іншому аеростаті або ж спустити на землю для ремонтування.
Ще далекого 1961 року ініціювали проект стратосферної сонячної станції з телескопом дзеркального типу під назвою «Сатурн». Діаметр головного дзеркала там дорівнював 50 см. У 1973 році вже були отримані знімки Сонця за допомогою модернізованого приладу з метровим дзеркалом з висоти в 20 км. над земною поверхнею.
Говорять, що висоти з 20 до 100 км. вважаються «ближнім космосом» через їхню подібність із справжнім космосом. Там уже людині не можна перебувати без захисного костюма, а вигляд із ілюмінатора приблизно як на орбіті, тільки не бачити супутників, а небо темно-фіолетового і чорно-липового кольору, хоч і на перший погляд чорне по контрасту з яскравим світилом і поверхнею Землі.
Справжній космос – це вже понад 100 км. Там вже для достатньої підйомної сили необхідно мати швидкість руху вище за першу космічну. Тут уже не літак, а супутник. Насправді відмінність тут у способі доставки: у справжній космос польоти відбуваються на ракетах, а ближній – на стратостатах.
Стратостати – це забуті всіма технологіями ще далеких 30-х років 20-го століття. Вони не є дирижаблями, наповненими воднем і що вибухають від будь-якої іскринки. Вони більше схожі на повітряні кулі з гелієм, здатні до підйому в ближній космос до 50 км. Є проекти стартостатів, що працюють на висоті 80 км, але їх вже правильніше назвати суборбітальними супутниками. Ці варіанти призначені для військових, а для цивільних моделі не здатні підніматися вище 50 км. Але й 50 км. достатньо для вирішення більшої кількості завдань.
Стратостати перестали бути актуальними початку космічної ери 1957 року, тобто із запуску першого супутника. Проте минуло 60 років, і чомусь їх згадали. Напевно, про них нині заговорили через їхню дешевизну порівняно із супутниками, адже не кожній країні доступні супутникові технології та повноцінна космічна програма, а стратосферу є можливість вивчити багатьом. Суть не лише в дешевизні, а й в особливостях самих технологій, що дозволяють апаратам знаходитись у небі сотні днів.
Адже вдень стратостати живляться від сонячних панелей, а їх потужні акумулятори запасаються енергією на ніч, при цьому мають малу вагу. Конструкція апарату – досить легка та міцна. GPS дає можливість з легкістю виявляти становище, а бортові комп'ютери здатні до прийняття самостійних рішень.
Саме комплекс різноманітних технологій сучасності і дає можливість говорити про запитання стратосферних послуг на ринку.
Наприклад, компанія «WorldView» ставить плани на запуск туристів на висоти до 45 км., для чого була придумана нова гондола, забезпечена ілюмінаторами величезних розмірів, звідки туристам стане можливим спостерігати за чорнотою денного неба та поверхнею Землі, можна сказати, такою, якою її бачать космонавти.
«Близький» космос вигідніший від далекого
У цьому космосі залишать у разі лише навігацію, таку як «GPS», «ГЛОНАСС», «Beidou» і «Galileo». Однак така проблема може бути вирішена і без використання дорогих супутникових технологій – за допомогою стратостатів, безпілотників та інших засобів. До того ж «LTE» і «Wi-Fi» в даний час виступає як хороша альтернатива «GPS». «LBS» добре здійснює навігацію, визначає місце розташування, орієнтуючись на вишки стільникового зв'язку та «Wi-Fi». Тільки вона точно програє, адже похибка тут у десятки метрів, а у «GPS» - менше метра.
Таким чином, «Близький космос» або стратосфера найближчим часом цілком здатна зайняти чільне місце у науковій сфері, виграючи за привабливими умовами навколоземну орбіту.
Відправляти стратостати, оснащених спеціальним обладнанням і навіть цілою лабораторією разом з людьми на борту на висоти до 50 км. стануть все частіше і частіше, що це увійде до звичного русла. В цьому випадку не потрібно навіть забезпечувати стратонавтів захистом від радіації, сонячних бур, космічного сміття тощо. У майбутньому ми навіть, можливо, перестанемо займатися космосом і звернемо увагу на атмосферу, оскільки створювати безпілотники та стратостати є набагато дешевшим. У такому разі навіть не потрібно забезпечувати таку систему захисту та життєзабезпечення, яка була б необхідна на земній орбіті.
Що ж до народно-господарських завдань, такі як зв'язок, зондування, наукові експерименти, астрономія, тут стратостати виступають дуже сильними конкурентами супутникам, адже люди створять набагато дешевші версії апаратів. Такі апарати будуть здатні до самостійних рішень щодо того, куди необхідно рухатися і яким чином групуватися. Таке вже розробляється в рамках проекту під назвою Google Loon, що дає можливість важкодоступним регіонам застосовувати інтернет-технології. Такі апарати називають ще моделями, керованими нейромережею. Також варто говорити тут про автономні безпілотники, здатні триматися в атмосфері багато днів.
Стратостати здатні до безперервного спостереження за однією і тією ж місцевістю планети. Такі апарати мають ще геостаціонарні. Відомо, що в стратосфері немає сильних вітрів і низької турбулентності, так що стратостат цілком здатний зависати над однією точкою, як і супутник. Адже для доставки супутника на геостаціонарну орбіту, а це 36 тис. км. над земною поверхнею, застосовується потужна ракета-носій, а в разі доставки стратостата достатньо балонів з гелієм, невеликого фінансування, і все. Таким чином стратостати цілком конкурентоспроможні по відношенню до звичайних технологій зв'язку та зондування.
Таким чином, у міру розвитку стратонавтики відмовляться від дорогих зондів та звичайних технологій зв'язку. Також стратостати можуть послужити чудовим інструментом для запуску зі стратосфери тих самих супутників. Так що зміниться технологія доставки супутників на орбіту. Адже компанія «Zero 2 Infinity» працює в цьому перспективному напрямку. Стратостат виконуватиме функцію космодрому або платформи для запуску супутника в справжній космос. Якщо навіть інвестори не підтримають цей проект належним чином, напрям у плані освоєння стратосфери все одно вже чітко окреслено.
Велика кількість стратостатів в нашій атмосфері здатні створити якусь глобальну систему зв'язку, схожу на ту, що утворюються за допомогою комп'ютерів у нас вдома.
Отже, від зондів ми зможемо отримувати дані прямо на свої пристрої персонального призначення, краще пізнавати погоду, підключатися до інтернет-з'єднання з мінімальною затримкою сигналу навіть у важкодоступних точках Землі, спілкуватись такими апаратами децентралізовано тощо.
Тобто будь-яка інформація, отримана від стратостату, буде набагато точнішою та стрімкішою оброблятися, ніж дані з орбіти. Таким чином, філософія так званого децентралізованого інтернету має поширитися і на інші сфери, а вищеописані технології, такі як стратостати та безпілотники, ідеальні для побудови такої моделі світу.
Висновок
Отже, ми можемо говорити про нову епоху розвитку технологій, де застосовуватимуться найдешевші варіанти як для організацій, що займаються космічною сферою, так і для обивателів, які користуються інтернетом та іншими засобами зв'язку. Освоєння ближнього космосу – це дуже цікава перспектива, адже кожному у такому разі відкриється доступ до вивчення стратосфери, люди зможуть пізнавати Землю, перебуваючи на висоті 50 км. від її поверхні. Це, безумовно, відкриє для всього людства дешеві та доступні можливості для освоєння космосу, хоч і ближнього. Це розширення просторів для подорожі довкола Землі на величезних висотах. Тому й нині розглядається можливість переходу із супутникових технологій до стратостатів тощо. До того ж це ще й розширити можливості інтернету та зробить його дешевшим і доступнішим навіть для мешканців найвіддаленіших куточків планети. Тож залишається лише чекати на здійснення таких проектів від провідних космічних компаній.
Сучасний розвиток людства неможливо уявити без подальшого освоєння космічного простору та розвитку космонавтики. Найважливішим елементом цього процесу є носії, за допомогою яких космонавти та інше корисне навантаження доставляється на навколоземну орбіту. Про створення багаторазової системи «Енергія» - «Буран» та нинішні проблеми в цій галузі розповідає Юрій Григор'єв, професор МФТІ, доктор технічних наук, лауреат Державної премії СРСР, академік Російської академії космонавтики ім. К.Е. Ціолковського, Російської та Європейської академій природничих наук.
Все, що, як нам здається, знаходиться над нами, ми зазвичай ділимо на три частини.
1. Навколоземний простір - це газовий простір, атмосферний шар над Землею, що обертається разом із Землею.
Найближча та найбільш доступна дослідженню область космічного простору - навколоземний простір
Та частина атмосферного шару, яка знаходиться над конкретною державою, знаходиться під юрисдикцією цієї держави, і проникнення в неї будь-яких іноземних об'єктів (літаків, планерів, аеростатів тощо) розглядається як порушення державного кордону з усіма наслідками, що з цього випливають.
Атмосферний шар давно та ефективно використовується для перевезення людей та різних вантажів, для чого створено безліч типів літаків та інших літальних апаратів.
Близький космос – це загальне надбання, це зона польотів різних космічних апаратів.
2. Близький космос - це область навколо Землі, що знаходиться над навколоземним простором. Рішенням ООН кордон між навколоземним простором та ближнім космосом визначено на висоті близько 100 км над рівнем моря.
Атмосфери тут вже немає, але фізичні характеристики ближнього космосу перебувають під впливом Землі, передусім її гравітаційного поля. Цей вплив зменшується в міру віддалення Землі і остаточно зникає лише з відривом понад 900 тис. км від Землі.
Близький космос - це загальне надбання, він однаково належить всім державам і громадянам усього світу, це зона польотів різних космічних апаратів. Для того, щоб космічний апарат став штучним супутником Землі, його потрібно розігнати до першої космічної швидкості - 7,9 км/с, а щоб спустити з космічної орбіти - загальмувати до швидкості, нижче зазначеної величини.
Людству поряд із надрами, сушею, океаном та атмосферою вдалося засмічити ще й ближній космос.
Відпрацьовані і вже не потрібні космічні апарати після гальмування падають на Землю, згоряючи в атмосфері, а залишки, що не догоріли, тонуть в океані.
Космічні апарати, які повинні не тільки літати в космосі, а й повертатися на Землю, наприклад, з космонавтами або цінною апаратурою, оснащуються спеціальним теплозахистом, органами управління, системою порятунку, наприклад, парашути і т.д., що дозволяє їм спускатися на Землю у повній безпеці.
Далекий Космос- Світ зірок і галактик
3. Далекий космос - це світ зірок і галактик, де вплив Землі не відчувається. Щоб відправити космічний апарат у далекий космос, його потрібно розігнати до другої космічної швидкості – 11,2 км/сек, після чого апарат стає супутником Сонця. А щоб залишити Сонячну систему, апарату потрібно розігнатися до третьої космічної швидкості – 16,6 км/с.
Космічні апарати, призначені до роботи у далекому космосі, відлітають туди безповоротно. Їх політ може тривати роками, і протягом усього часу вони передають Землю інформацію, отриману їх апаратурою під час польоту.
Доставка космічних апаратів у ближній і далекий космос дотепер здійснюється лише балістичними ракетами-носіями. Поки що нічого іншого не вигадали - проекти створення космічних ліфтів ще не вийшли зі стадії фантастики.
Ракетно-космічні комплекси Росії
Задамо собі просте запитання: чому для виведення в космос, і насамперед у ближній космос, застосовуються одноразові ракети? Чому ми не маємо ракет-носіїв, які після виконання своєї функції - виведення в космос космічних апаратів, спускалися б на землю і могли бути використані ще й ще не один раз?
Відповідь дуже проста. І тому, що наші ракети-носії створено з урахуванням одноразових бойових міжконтинентальних балістичних ракет (МБР). Одноразовість для бойових ракет це цілком природна властивість, а для ракет-носіїв це ненормальне та дороге задоволення. Злітав один раз, і все, над чим працювали довгий час, все на смітник.
Ракети носії ОКБ-1 – ЦСКБ – Прогрес, розроблені на базі Р-7
Ракета-носій «Союз» і всі її модифікації (корисне навантаження до 8 т), на яких літають у космос наші, а тепер і іноземні космонавти та доставляються вантажі на орбітальну станцію, розроблені на базі першої у світі МБР Р-7, створеної в 1957 (головний конструктор С .П. Корольов).
На космодром Плесецьк доставлено ракету-носій «Союз-2.1б» для запуску космічного апарату «Глонасс-М»
Ракети-носії типу "Союз" випускається і в даний час. Вони екологічно безпечні, оскільки їх двигуни працюють на гасі (пальному) та рідкому кисні (окислювач).
Ракета-носій «Протон» виготовляється в різних варіантах дотепер.
Ракета-носій "Протон" (корисне навантаження до 23 т), на якій виводяться в космос блоки орбітальних станцій та важкі космічні апарати, спочатку була розроблена як МБР УР-500К, створена в 1965 році (головний конструктор В.М. Челомей), а коли потреба в ній відпала, була переобладнана в таку популярну тепер ракету-носій «Протон», яка виготовляється у різних варіантах до теперішнього часу.
Двигуни цієї ракети працюють на екологічно шкідливих та небезпечних для людини компонентах палива: пальне – несиметричний диметилгідразин (гептил), окислювач – азотний тетраксид (аміл). Для бойової ракети це нормально, а для ракети-носія, що постійно використовується, просто неприпустимо. Але в нас поки що немає іншого рішення.
РН «Рокіт» – триступенева ракета. Перший і другий ступені - ракетний блок МБР УР-100Н. Як третій щабель використовується розгінний блок «Бриз»
Ракети-носії «Рокіт» та «Стріла» це переобладнані МБР УР-100Н УТТХ, що знімаються з бойового чергування (генеральний конструктор В.М. Челомей, з 1984 року Г.А. Єфремов). Виробництво цих ракет давно припинено, тому після їх витрати, ракети-носії «Рокот» і «Стріла» зникнуть.
Запуск ракети-носія «Дніпро»
Така ж доля чекає і ракету-носій «Дніпро» , Це допрацьована знімається з бойового чергування МБР Р-36М УТТХ (генеральний конструктор В.Ф. Уткін). Компоненти палива у всіх цих ракет це ті ж гептил та аміл.
Багаторазовий космічний літак американців – відомий «Спейс Шаттл»
Першими вирішили створити багаторазовий космічний літак американці. І створили відомий «Спейс Шаттл», що є пілотованим літаком, вантажопідйомністю 20-30 т, оснащений потужними рідинними двигунами, для яких основний запас палива розміщується в підвісних баках, що скидаються після витрати палива. Крім того, встановлені ще два твердопаливні прискорювачі, що скидаються.
Унікальна ракетна система «Енергія» – «Буран»
Наші конструктори не пішли шляхом копіювання американського «Шаттла». Було вирішено створити універсальну конструкцію, здатну не тільки доставляти на орбіту 30 т і спускати з неї 20 т вантажу, як у американців, а також вміти доставляти на орбіту вантажі до 100 т.
Було створено унікальну ракетну систему «Енергія» - «Буран» (генеральний конструктор В.П. Глушко). Оскільки проектні організації ракетно-космічного міністерства, яке тоді називалося Міністерством загального машинобудування, не мали досвіду розробки літакових систем, то в структурі Міністерства авіаційної промисловості було створено НВО «Блискавка» (головний конструктор Г.Є. Лозіно-Лозинський), яке з 1976 року стало головним розробником космічного корабля «Буран» та провело великий цикл теоретичних та експериментальних досліджень для створення цього унікального космічного літака.
При створенні космічної системи «Енергія» - «Буран» було розроблено 85 нових матеріалів, які за своїми властивостями суттєво вищі за традиційні, спроектовано 20 унікальних систем автоматики та управління, зареєстровано 400 винаходів, отримано 20 патентів та 100 ліцензій.
Перший політ ракети-носія "Енергія" здійснився 15 травня 1987 року. Як експериментальне навантаження на ракету було встановлено 75 тонний космічний апарат - прототип орбітальної лазерної платформи.
Ракета спрацювала нормально, але космічний апарат не було виведено на розрахункову орбіту через збій системи орієнтації самого космічного апарату.
Під час другого польоту ракети-носія «Енергія» на ній було встановлено космічний літак «Буран» (без пілотів)
Другий політ ракети-носія «Енергія» було здійснено 15 листопада 1988 року. На ракеті було встановлено космічний літак «Буран» (без пілотів). То був блискучий політ. Виведений на орбіту «Буран» двічі обігнув Землю, потім спустився з орбіти, розгорнувся над космодромом Байконур і автоматично приземлився з високою точністю. Відхилення від центру злітної смуги не перевищувало одного метра.
Автору в той урочистий момент довелося бути у Центрі управління польотами (ЦУП) у місті Королеві. Загальне тріумфування було і в Центрі управління, і на космодромі Байконур, звідки велася пряма телевізійна трансляція всього, що відбувається безпосередньо в ЦУП, включаючи політ «Бурана» і винищувачів, що його зустріли і супроводжували.
На жаль, цього не зміг побачити генеральний конструктор В.П.Глушко - він важко хворів і перебував у лікарні. Його колеги поїхали до лікарні і всі доповіли йому, але за два місяці Валентин Петрович помер.
Третя ракета «Енергія» була готова до польоту на початку 1989 року, проте цей політ із важким навантаженням було перенесено спочатку на 1990 рік, а потім на 1993-1995 роки.
Четверта ракета з Бураном готувалася на Байконурі до пуску, при цьому Буран повинен був здійснити в автоматичному режимі політ за складнішою програмою, зі стикуванням з орбітальною станцією Мир. Пілотований політ планувався на 1992 рік.
Ракета-носій «Енергія-М» для виведення космічних апаратів масою до 35 т
Крім того на базі ракети-носія «Енергія» розроблялася ракета-носій «Енергія-М» для виведення космічних апаратів масою до 35 т на низькі, середні, високі кругові та еліптичні орбіти та до 6,5 т на геостаціонарну орбіту, а також для виведення космічних апаратів на траєкторії польоту до Місяця та планет Сонячної системи
Ця ракета призначалася для заміни екологічно небезпечної ракети-носія «Протон», що дозволило б виключити необхідність відчуження великих ділянок землі в районах падіння першого ступеня ракети із залишками високотоксичних компонентів палива та забезпечити безпеку під час експлуатації.
Ракета-носій «Енергія II» («Ураган») проектувалася як повністю багаторазова конструкція
Розроблялася також ракета-носій «Енергія II» («Ураган»), яка проектувалась як повністю багаторазова конструкція. На Землю для повторного використання поверталися всі елементи системи, а центральний блок «Урагану» мав входити в атмосферу, планувати та сідати на звичайний аеродром у безпілотному режимі.
Неважко зрозуміти, що якщо за допомогою «Протона», щоб створити в космосі 100-тонну космічну станцію, необхідно витратити п'ять ракет, кожна з яких доставить на орбіту один 20-тонний блок (модуль), а ці модулі ще потрібно стиковувати в космосі, то при використанні ракети "Енергія" можна було б розробити оптимальну 100-тонну космічну станцію, провести всі необхідні перевірки на землі та вивести її на орбіту однією ракетою.
Перша споруда 112-го майданчика – Монтажно-випробувальний корпус – МІК. У ньому в 2002 році дах, що обрушився, роздавив єдиний Буран, що літав у космос.
Однак на початку 1990 року роботи за програмою «Енергія-Буран» були припинені, а 1993 року вся ця програма була закрита повністю. На космодромі Байконур у різній стадії готовності було кілька ракет-носіїв «Енергія».
Дві з них стали власністю Казахстану, але були зруйновані 12 травня 2002 під час обвалення даху монтажно-випробувального корпусу на майданчику 112.
Три були на різних стадіях виготовлення в НВО «Енергія», але після закриття робіт цей заділ був знищений, виготовлені корпуси ракет або розрізані, або викинуті, а кілька «Буранів» ще довго показували на будь-яких виставках і в нас, і за кордоном.
Американці тріумфували - тепер їх перевага в освоєнні космосу не могла бути піддана жодному сумніву. Щоправда, розгорнути у себе виробництво рідинних двигунів від ракети «Енергія» вони навіть за наявності документації так і не змогли і досі купують модифікації цих двигунів у нас і на них літають у космос.
Унікальний автоматизований, так званий «безлюдний» стартовий комплекс ракети-носія «Зеніт»
З використанням блоків та фрагментів ракети «Буран» було створено ракета-носій «Зеніт» з корисним навантаженням 12-14 т (генеральний конструктор В.Ф. Уткін). Вона одразу створювалася як ракета-носій.
Для неї вперше у світі було розроблено унікальний автоматизований, так званий «безлюдний» стартовий комплекс (генеральний конструктор В.М. Соловйов).
Коли спостерігаєш за передстартовою підготовкою наших ракет типу «Союз», то бачиш різноманітні ферми, майданчики, на яких працюють співробітники стартової команди.
Старт «Зеніту» – це унікальне видовище. Спочатку немає нічого, потім під'їжджає залізничний потяг із ракетою, яка встановлюється вертикально на пусковий стіл, при цьому всі магістралі стикуються автоматично.
Людей на стартовому майданчику немає, управління та контроль за операціями здійснюються дистанційно з командного пункту. Також дистанційно подаються команди на заправку ракети, перевірку всіх систем та нарешті старт.
Звичайно, відтворити ракетно-космічну систему «Енергія» - «Буран» ми вже не здатні, але й залишатися далі лише з «Союзом» та «Протоном» неможливо, особливо у світлі створення космодрому Східний. Пуски «Протона», що відпрацювали щаблі якого із залишками палива падатимуть у море, навряд чи сподобаються нашим азіатським сусідам.
Не кажучи вже про аварійні випадки, повністю виключити які неможливо, особливо у світлі нинішнього зниження кваліфікації наших спеціалістів.
Макети ракет-носіїв "Ангара"
Давно вже розробляється сімейство ракет-носіїв «Ангара», льотні випробування однієї з цих ракет згідно з указом тодішнього Президента Єльцина мали розпочатися 1995 року, але досі так і не почалися.
Але з моменту початку цих випробувань, які все ж таки, мабуть, почнуться, до моменту підтвердження натурними пусками найвищого рівня надійності ракети-носія, що дозволяє приступити до запуску космонавтів, пройдуть багато років.
Звісно, оптимальним рішенням було розміщення на космодромі Східний ракети-носія «Зеніт» з її автоматизованим стартом, але ця ракета розроблялася і виготовлялася у Дніпропетровську, тобто. тепер уже за кордоном, хоча сам стартовий комплекс створено у Москві.
Нам час створювати нову багаторазову ракету-носій, у якої багаторазовий був би для початку тільки перший щабель, який після поділу є двома спорожнілими, а тому не дуже важкими паливними баками і двигуном.
"Байкал" - це прискорювач на РР-191М (модифікація однокамерного РД-171, зроблена для РН "Ангара") з тягою 196 тс
Варіанти виконання багаторазового прискорювача "Байкал" на РКС "Ангара"
Необхідно перетворити перший ступінь на літальний апарат, для чого потрібно змонтувати на ній крила, органи управління та встановити систему управління за типом тієї, яка блискуче керувала в автоматичному режимі «Бураном».
Зрозуміло, проектантам ракетникам одним із цим не впоратися, а тому необхідно залучити авіабудівників, які й допоможуть перетворити перший щабель ракети-носія нехай на не дуже гарний, але здатний спуститися з небес на землю літальний апарат.
Зрозуміло, маршовий двигун для такого першого ступеня повинен створюватися з розрахунку не на один пуск, як для бойової ракети, а на багаторазове застосування. Ця проблема була вирішена десятки років тому, коли головним конструктором Н.Д. Кузнєцовим були створені двигуни НК-33 та НК-43 для ракети-носія Н-1 («Місячна програма»).
Після закриття цієї програми готові двигуни довгі роки зберігалися в повній безпеці, а в новій Росії їм швидко знайшли застосування: продали десятки таких двигунів американській фірмі «Аероджет» разом із документацією та ліцензією на їхнє виробництво.
Створення ракети-носія з багаторазовим першим щаблем відкрило б перед Росією нові горизонти в космонавтиці. Розробка багаторазового другого ступеня це наступний етап розвитку, в якому вже використовувався б отриманий досвід, і реалізовувалися нові ідеї.
