Российский космос

Космонавтика имеет безграничное будущее, и ее перспективы беспредельны, как сама Вселенная С.П.Королев

Российская космическая отрасль по праву считается одной из ведущих в мире. На настоящий момент она безоговорочно лидирует в пилотируемой космонавтике и в запусках на орбиту, держит паритет с США в области космической навигации. Небольшое отставание от США и ЕКА имеется в радиационно-стойкой элементной базе, исследованиях дальнего космоса и технологиях дистанционного зондирования Земли.

История космической отрасли

Пионерами в теоретическом обосновании полетов в космос были российские ученые Циолковский и Мещерский, создавшие в 1897—1903 гг. теорию полета ракеты. Уже гораздо позднее в этом направлении стали работать американец Годдард, немцы Оберт и фон Браун. В межвоенный период вопросы реактивного движения и создания жидкостных и твердотопливных реактивных двигателей развивались в основном в России, Германии и США. Наибольшие успехи к началу Второй мировой войны были достигнуты в области твердотопливных двигателей в России, что позволило широко использовать «Катюши». В области же крупных ракет с жидкостными двигателями лидировала Германия, где во время войны была создана первая баллистическая ракета малой дальности Фау-2. Во время второй мировой войны Фау-2 использовалась для бомбардировок Великобритании, кроме того Фау-2 стала первым рукотворным объектом в космосе (но не на орбите). После окончания второй мировой войны Вернер фон Браун с основной частью своей команды и чертежами перебрался в США. СССР же получил небольшое количество специалистов (которые работали в СССР где-то до середины 1950-х гг.) и отдельные части ракет и технологического оборудования, без чертежей и расчетов. В дальнейшем в обоих странах была воспроизведена на местной промышленной базе ракета Фау-2 (в СССР — Р-1), после чего началось активное развитие ракетной техники в направлении увеличения ее дальности и массы забрасываемого груза.

В 1954 году началось проектирование советской межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, которая, будучи в дальнейшем модернизирована с целью использования в качестве ракеты космического назначения, обеспечила множество космических рекордов СССР. Благодаря исключительной надежности её эксплуатируют в модернизированном виде до сих пор.

4 октября 1957 ракетой «Спутник» (модернизированой Р-7) был выведен на орбиту первый искусственный спутник земли. США также предпринимали попытки запустить искусственный спутник земли. Первая попытка запуска американского спутника «Авангард» разработки чисто американской команды конструкторов окончилась взрывом ракеты на стартовом комплексе в прямом эфире. В результате первый удачный запуск в США совершила допущенная к основным проектам команда Вернера фон Брауна 1 февраля 1958.

Первая фотография обратной стороны Луны была получена космическим аппаратом «Луна-3» в 1958.

Первым отправился в космос 12 апреля 1961 года советский космонавт Юрий Гагарин, первый американский астронавт в 5 мая 1961 г., причем последний не выходил на орбиту, а совершил суборбитальный полет по дуге. Собственно орбитальный полет США совершили только в 1962 г. Также в 1961 г. советский космонавт совершил первый суточный полет, США повторили это достижение в 1963 г.

В 1962 г. советские космические корабли «Восток-3» и «Восток-4» совершили первый групповой полет.

В 1963 г. в космос полетела первая женщина-космонавт Валентина Терешкова, а космонавт Быковский установил действующий до сих пор рекорд длительности полета в одиночку, составивший почти 5 суток.

В 1964 г. состоялся запуск первого в мире многоместного космического корабля «Восход», американские многоместные корабли появились в 1965 г.

В 1965 г. космонавт Леонов осуществил первый выход в открытый космос. В этом же году был совершен выход американским астронавтом, также американский астронавт впервые совершил второй полет в космос.

В 1966 году США осуществили первую стыковку на орбите. Первый межпланетный перелёт в 1966 году «Венера — 3». Она же передала на Землю фотографии поверхности Венеры — первые фотографии другой планеты.

Высадка астронавтов на поверхность Луны в 1969 году поставила точку в лунной гонке. Руководству США было необходимо восстановить престиж страны. Советские же руководители были уверены в превосходстве СССР и не сомневались в успехе, что стало причиной интриг и задержек.

Лунная программа была принята в СССР в 1960 году, согласно которой разработкой должен был заниматься ОКБ-1 под руководством Королёва, но 13 мая 1961 года принимается постановление, в котором Хрущёв делает ставку на ОКБ-52 Чаломея. Таким образом, одновременно в СССР до 1965 года действуют две лунные программы. Также осложнил ситуацию отказ В. П. Глушко разрабатывать новый более мощный двигатель для ракеты, хотя позже он разработал его для программы «Энергия-Буран».

В 1966 году умер С. П. Королёв, который 20 лет был главным конструктором ОКБ-1 и являлся лидером и идейным вдохновителем всей советской космонавтики. Его роль была исключительна и без его участия система не могла так же эффективно функционировать. Его место занял В. П. Мишин бывший первым замом, но он не обладал теми же личными качествами и не смог справиться со столь сложной задачей. В 1974 году лунная пилотируемая программа была закрыта.

Основной целью развития ракетной техники в то время являлось создание межконтинентальной баллистической ракеты с ядерной боеголовкой. Благодаря этому новому виду оружия мир существенно изменился. Примерно к началу 70-х стала очевидна принципиальная невозможность военной победы в войне между США и СССР. Начался этап разрядки, были подписаны договоры «ОСВ-1» в 1972 и «ОСВ-2» в 1979 году.

Первая автоматическая стыковка двух кораблей «союз» в 1967. Первая в мире орбитальная станция «Салют-1» в 1971 году. Первая и единственная американская орбитальная станция «Skylab» в 1973. Стыковка Союза и Аполлона в 1975 году.

Наступают времена застоя, когда космонавтика теряет целеустремлённость. Руководство СССР выделяло большие средства на развитие долговременных орбитальных станций, которые использовались как инструмент пропаганды. В космос отправляют представителей всех социалистических стран.

Первый человек не являющийся гражданином ни СССР ни США побывал в космосе в 1978 году на «Союз-28». Первый иностранец на космическом корабле США побывал в космосе в 1983 году.

После 1975 года разворачивается работа над многоразовой космической системой «Энергия — Буран». Ещё до начала разработок было известно, что одноразовая ракета-носитель затратив то же количество топлива может вывести на орбиту в 3-4 раза больший полезный груз, но невзирая на это проект начали реализовывать. Основной причиной было желание не допустить монополии США в разработке такого вида ракетно-космической техники. РН Энергия сверх тяжелого класса является наиболее мощной ракетой созданной человечеством, она создавалась с расчётом на последующие пилотируемые или автоматические экспедиции к Луне и Марсу. Ракета-носитель Энергия совершила два пуска, оба удачных.

Кроме СССР и США

Датой основания европейского космического агенства можно считать 1964 год. Первые годы агенство выводило в космос спутники используя американские ракеты-носители. В нынешнем виде ЕКА образовалось в 1975 году. Первый успешный пуск собственной ракеты "Ареан" в 1979 году. Ракета-носитель тяжелого класса впервые запущена в 1997 году. Собственной орбитальной станции у ЕКА никогда не было, но они активно участвовали в международной кооперации с СССР и США ранее, сейчас имеют собственный сегмент на МКС. К 2018 году планируют создать собственный пилотируемый корабль.

Началом китайской космической программы можно считать 1956 год, когда была создана академия, проводившая разработки ракетной техники. В 1970 году Китай успешно запустил первый спутник. Дальнейшее развитие было медленным и космические программы неоднократно переносились и отменялись из-за нехватки средств. В 2003 году тайконавты отправились в космос. Китай не принимает участия в МКС и имеет собственную орбитальную станцию "Тяньгун-1" запущеную в 2011 году.

Японское национальное агенство по исследованию космоса было образовано в 1969 году. Первая ракета запущена в 1970 году. Первый японец в космосе был платным посетителем орбитальной станции "МИР" в 1990 году. Япония является участником МКС и имеет собственную ракету-носитель среднего класса способную выводить спутники на геостационарную орбиту.

Индийская организация космических исследований впервые запустила спутник с помощью собственной ракеты-носителя в 1979 году. Индия имеет собственную пилотируемую космическую программу и планирует стать четвёртой космической сверхдержавой.

Многие другие страны также имеют собственные космические агенства, но их космические программы более скромные (большинство не в состоянии даже запускать собственные спутники).

Период 1990 - 2000 год

финансирование космоса в различных странах 1989—2000 г.

Резкое сокращение финансирования космонавтики, начавшееся еще при СССР достигло с началом 1990-х гг. настолько серьезных размеров[1], что, например, первый модуль российского сегмента МКС строился на американские деньги, а 2/3 расходов Роскосмоса практически вплоть до начала активной реализации программы ГЛОНАСС составляли расходы на пилотируемую космонавтику — то есть практически на поддержание станций «Мир» и МКС. В этих условиях в 1990-х гг. образовалось серьезное отставание в технологии производства негерметичных спутников, которое было в основном преодолено в 2000-х.

Количество космических запусков

Системный кризис в отечественной космонавтике наметился уже во второй половине восьмидесятых годов, когда количество космических пусков начало сокращаться. С 1996 по 1999 год в России совершалось менее 30 ракетных пусков ежегодно. В течение этих лет лидерство по количеству запусков принадлежало США. Для сравнения: в СССР производилось 90-100 пусков в год. Недофинансирование оказывало сильное негативное влияние на космическую отрасль в целом.

С падением железного занавеса было активизировано сотрудничество с США и другими странами в сфере космоса. Несмотря на катастрофические проблемы некоторые крупные проекты, начатые еще при СССР, были завершены.

Было окончено строительство первой многомодульной орбитальной станции «Мир». Наиболее активная фаза ее работы приходится на 90-годы. Иностранные экипажи с 1995 года активно посещали станцию. Больше всего иностранных гостей было из США – 44 астронавта.

Накопленный опыт сотрудничества был использован при создании Международной космической станции. Первоначальный проект «Freedom» оказался слишком дорогостоящим без применения российских технологий и опыта эксплуатации станции «Мир».

Первоначальное развертывание ГЛОНАСС для военных целей было осуществлено в 1993 году с 12 спутниками. К 1995 году количество спутников было доведено до 24. Однако из-за недофинансирования и низкого срока службы спутников ГЛОНАСС утратил работоспособность.

В 1999 году вошел в строй проект «Морской старт» в рамках консорциума США, России, Украины и Норвегии. Запуск ракет осуществляется с плавучей платформы в районе экватора, что позволяет экономить на топливе за счет использования скорости вращения земли. На данный момент проект почти полностью принадлежит российской РКК «Энергия».

Период 2000 - 2011 год

финансирование гражданских космических программ в различных странах

Тяжелое финансовое положение космической отросли сохранялось и в начале 2000-х годов[2]. Например, по программе Фобос-Грунт начатой в 1998 по настоящему нормальное финансирование начало выделяться только в 2008 году[3]. Принятая в 2005 г. «Федеральная космическая программа России на 2006—2015 гг.»[4] отличалась полным отсутствием какой-либо амбициозности и декларировала лишь

создание и использование необходимой номенклатуры космических систем и комплексов с характеристиками, соответствующими мировому уровню развития космической техники

то есть речь шла только о том, чтобы не отстать. Такому положению вещей способствовала ситуация когда Роскосмос сам себе ставил цели и сам же за них отчитывался. Видимо, в то время его руководство не хотело брать на себя какие-либо повышенные обязательства.

Космическая деятельность России 2012…2020 годы

Крупные российские проекты (незавершённые)

Планы исследований до 2025 года

С назначением руководителем Роскосмоса В. А. Поповкина, началась работа над новыми программными документами. Первым таким документом стала широко обсуждавшаяся в профессиональной среде «Cтратегия развития космической деятельности России до 2030 года и на дальнейшую перспективу»[5]. В конце 2012 года была принята Государственная программа Российской Федерации «Космическая деятельность России на 2013—2020 годы»[6]. 19 апреля 2013 года были утверждены основы государственной политики в области космической деятельности на период до 2030 года[7]

В этих документах выделяются три важных этапа:

• 2015 год - период завершения всех ранее начатых космических программ;
• 2020 год - период реализации перспективных космических программ
• 2030 год - рубеж прорыва, достижимый с началом реализации масштабных программ по исследованию и освоению ближнего и дальнего космоса

Совместный проект по изучению Марса EXOMARS

В 2011 году доля ракетно-космической промышленности России в общемировом производстве ракетно-космической техники составила 10,7%. Государственной программой предусматривается дальнейший рост доли ракетно-космической промышленности России в этом секторе мирового рынка до 14% в 2015 году и до 16% в 2020 году.

Выделяются на общем фоне следующие задачи:

• Продолжение эксплуатации, модернизация и дооснащение космодромов Байконур и Плесецк. К 2015 году на космодроме Плесецк развернётся комплекс ракет «Ангара» лёгкого и тяжелого класса, взамен ракет «Протон»[8]. Строительство космодрома Восточный, к 2020 году начнётся эксплуатация ракет «Союз-2» лёгкого и среднего классов;

• Разработка кислородно-водородного разгонного блока для существующих и перспективных ракет-носителей;

• Развитие группировки ГЛОНАСС, добавление космических аппаратов с периодом активной эксплуатации не менее 7 лет, а к 2020 году не менее 10 лет;

• Разработка системы обслуживания отдельных космических аппаратов на орбитах;

• Создание на базе унифицированной платформы дешевых малоразмерных космических аппаратов для решения отдельных актуальных задач исследования космических лучей и солнечно-земных связей;

• Возобновление комплексных исследований Луны с использованием автоматических космических аппаратов. К 2020 году проведение углубленных исследований Луны с окололунной орбиты и на ее поверхности автоматическими космическими аппаратами, в том числе с использованием луноходов и средств доставки образцов лунного грунта на Землю, выбор районов размещения автоматических лунных баз;

• Продолжение до 2020 года эксплуатации Международной космической станции;

• Участие в международных космических проектах по исследованию Луны, Марса и системы Юпитера.

Перспективы после 2020 года

После 2020 года можно ожидать реализации следующих космических программ:

• развитие применения водорода в отечественной космонавтике и создание верхних ступеней и разгонных блоков на водороде и кислороде
• освоение сжиженного природного газа как перспективного компонента ракетного топлива и создание ракет на этом топливе
• создание ракет повышенной по сравнению с тяжелым классом грузоподъемности (в промежутке между 23 тн на низкой околоземной орбите у «Протона» и 105 тн у «Энергии»)
• создание парка многоразовых космических буксиров, в том числе с мегаватной ядерной силовой установкой
• создание единого информационного поля, которое будет обеспечиваться спутниками с лазерными каналами передачи данных
• создание роботизированной научно-исследовательской базы на Луне
• создание обслуживаемых спутников и средств их обслуживания
• ввод в строй нового пилотируемого корабля
• доставка грунта с Марса
• организация относительно дешевого и безопасного космического туризма
• создание новой пилотируемой орбитальной станции, включающей отдельно летающие посещаемые модули

В зависимости от политической и экономической ситуации в это или более позднее время могут быть осуществлены:

• создание ракет сверхтяжелого класса (грузоподъемностью около 100 тн)
• высадка космонавтов на поверхность Луны и/или околоземных астероидов
• создание роботизированных баз для изучения Марса и Венеры
• организация серийного выпуска материалов особыми свойствами (сверхчистых и т. п.) на орбите
• создание систем защиты планеты от малых и больших астероидов (по всей видимости, эти системы будут разными)

Пилотируемые экспедиции на другие планеты в ближайшее время не ожидаются. Для Марса это связано с достаточно большой длительностью полета и недавно выявленной повышенной опасностью для организма галактического излучения, присутствующего в Дальнем космосе. Для Венеры технические проблемы, связанные с почти земной силой тяжести и по-настоящему эстремальным климатом на планете, тоже делают экспедицию слишком рискованной и дорогостоящей на ближайшие пару десятилетий. До остальных же планет лететь еще дольше, чем до Марса.

Крупнейшие проекты отечественной космонавтики

Основная статья: Крупные российские проекты

Уже реализованы полностью или практически полностью:

• Международная космическая станция
• ГЛОНАСС
• Морской старт
• Космический радиотелескоп «Радиоастрон»
• Система низкоорбитальной спутниковой связи «Иридиум»
• «Союз» в Куру
• Орбитальная станция «Мир»

В процессе реализации находятся следующие проекты:

• Семейство модульных ракет-носителей «Ангара»
• Космодром Восточный
• Транспортная космическая система с ядерной силовой установкой
• Проект по исследованию Марса «ЭкзоМарс» (совместно с Европейским космическим агентством)
• Космический телескоп «Спектр-РГ» (диапазона рентгеновских и гамма-лучей)

ГЛОНАСС

Практически все развитые страны хотят иметь собственную навигационную систему. Однако реального успеха на этом пути пока что добились только две страны: США и Россия.

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система(ГЛОНАСС) — советская и российская спутниковая система, которую начали разрабатывать в 1976 году. Официально принята в эксплуатацию в 1993 году. Всего с 82 по 98 год на орбиту было выведено 74 космических аппарата, по ценам 1997 года на развёртывание было потрачено 2,5 млрд долларов. Вследствие малого срока службы спутников к 2001 году осталось только 6 действующих космических аппаратов. В августе 2001 года была принята федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система», согласно которой покрытие России должно быть обеспечено к 2008 году, а глобальное покрытие в 2010 году. Эта программа с небольшими поправками была реализована. 2 сентября 2010 года группировка составляла 26 спутников.

Кроме Российской ГЛОНАСС сейчас действует только одна глобальная навигационная система американская GPS. Для своего функционирования, как и российской ГЛОНАСС, ей требуется 24 работающих спутника.

Активно развёртывается несколько навигационных систем:

• Китайская система «Бэйдоу», уже насчитывает 16 спутников из примерно 30-35. Уже функционирует как региональная навигационная система, к 2020 году планируется стать глобальной.

• Европейская система «Галилео», спутники которой выводятся с помощью ракет «Союз-СТБ» с космодрома в Куру. Первые виды услуг должны быть предоставлены в 2014 году.

• Индийская IRNSS, из 7 спутников, будет обеспечивать покрытие только самой Индии и сопредельных территорий. Окончание завершения работ 2015 год.

Особняком стоят системы дифференциальной коррекции, которые представляют собой дополнения существующих глобальных навигационных спутниковых систем. Эти системы предназначены для обеспечения потребителей на определенных территориях информацией о необходимых поправках к данным существующих навигационных систем, что позволяет заметно увеличить точность позиционирования. Такие системы могут включать как наземные пункты измерения, так и ретрансляторы сигналов на спутниках (обычно на геостационарных и геосинхронных орбитах). Для ГЛОНАСС роль такой системы выполняет Российская система дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ).

С начала нулевых годов любая российская активность в области глобальных навигационных систем воспринимается в штыки либеральной интернет-общественностью. Каждый неудачный запуск неизменно сопровождается ликованием креаклов, а появление любого устройства, принимающего сигнал ГЛОНАСС, подвергается резкой критике. В целом мы наблюдаем попытку воздействия на общественное мнение с целью воспрепятствовать проекту отечественной системы навигации. Рядовому обывателю активно навязывается идея неработоспособности ГЛОНАСС, ненужности, неконкурентоспособности на рынке, распилов и откатов которые сопровождают разработки. На самом деле это не так и создание ГЛОНАСС — не только вопрос престижа России.

Во-первых, собственная система геопозиционирования нужна армии. Российские системы наведения должны быть независимы от систем наименее вероятного союзника — США. Отключение или выход из строя GPS -предсказуемый сценарий, в случае военных действий. Наличие собственной системы геопозиционирования существенно повышает обороноспособность России. Использование ГЛОНАСС значительно удешевляет производство управляемых боеприпасов. Чип ГЛОНАСС или GPS стоит недорого, по сравнению с автономной системой наведения ракеты или бомбы. В условиях современной войны крайне выгодно, когда дорогостоящие системы наведения находятся за пределами досягаемости противника — в космосе.

Во-вторых, как мы видим на примере GPS, спутниковая навигация нашла широчайшее применение в гражданских отраслях и среди конечных потребителей. Поначалу точность позиционирования российской навигационной системы была объектом критики. Но сейчас, когда на орбиту выведены все основные спутники, точность ГЛОНАСС и GPS одинакова. Первые российские смартфоны с поддержкой ГЛОНАСС вызывали град вполне обоснованной критики из-за высокой цены и скромных технических характеристик. Скептики высказывали мнение, что для ГЛОНАСС путь на потребительский рынок закрыт. Тем не менее, сегодня российская спутниковая система используется российскими и ведущими мировыми брендами: Apple, BlackBerry, HP, HTC, Nokia, Samsung, Sharp, Sony Ericsson и другими. [9] Смартфоны перечисленных производителей поддерживают одновременно и GPS и ГЛОНАСС. Навигационный сигнал от отечественной и американской системы может использоваться как совместно, так и по отдельности. В целом ряде ситуаций это новое качество может стать критическим для пользователя. Для точного определения местоположения приемник должен получить сигнал минимум от 4 спутников одновременно, но в условиях плотной городской застройки часто возникают трудности. Использование двух систем позиционирования позволяет значительно улучшить качество навигации и ускорить процесс определения местоположения. Теперь большинство навигаторов по всему миру могут видеть в два за больше спутников. Поддержка ГЛОНАСС часто никак не отображается в интерфейсе мобильных устройств, чипсет автоматически выбирает наиболее подходящие спутники. Корпорация Apple добавила информацию о поддержке ГЛОНАСС уже после выхода iPhone 4S на рынок, не раскрыв никаких подробностей реализации. [10] Тихо, едва ли не втайне от мировой общественности, система ГЛОНАСС встала в один ряд с GPS на потребительском рынке. Теперь при помощи некоторых приложений можно увидеть, что на самом деле половина навигационных спутников в небе окрашены в российский триколор.

Ссылки

• Сайт Роскосмоса
• Официальный сайт ГЛОНАСС
• Хабрахабр. Радиоастрон рвет шаблоны