Межпланетные пилотируемые полеты.

Тема:

«Межпланетные пилотируемые полеты»

Автор:

Филенко Владислав Витальевич

 ученик 11А класса МОУ «СОШ № 106».

Домашний адрес: г. Саратов, ул. 11-ая Нагорная, д. 26/1.

Контактный телефон: 94-54-18.

Научный руководитель:

                Колосова Ирина Ивановна.

2013

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………2

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

ОРИЕНТАЦИЯ ЧЕЛОВЕКА В КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ ………………… 4

ВЛИЯНИЕ НЕВЕСОМОСТИ НА ЧЕЛОВЕКА………………………………………………...9

РАДИАЦИОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ………………………………………………………...10

ДВИГАТЕЛИ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ……………………….11

     Химические ракетные двигатели ………………………………………………………12

     Ядерные ракетные двигатели ………………………………………………………….13

     Электрические ракетные двигатели …...……...………………………………………16    

     Солнечный парус………………………………………………...……………………...17

     Солнечный термический двигатель ...…….……………….…………………………..18

     Фотонный двигатель...…………………………………………………………………..19

ФИНАНСИРОВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ПРОГРАММ……………………………...…20

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................................24

ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………………………..26

ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………………………...27

ВВЕДЕНИЕ.

     Стремление оторваться от Земли и улететь в мировое пространство, чтобы проникнуть в его тайны, зародилось у человека очень давно — в те времена, когда он понял, что блистающие на небосводе точки представляют собой отдаленные миры. Так возникли мифы о полете на Луну и другие небесные тела.

     После Коперника, доказавшего, что наша Земля не центр мироздания, а всего-навсего одна из планет, вращающихся вокруг Солнца, и давшего тем самым философскую основу сторонникам теории о множественности миров, выступил Джордано Бруно с утверждением об обитаемости иных миров. Это дало новую пищу мечтателям о внеземных полетах.

     С развитием науки характер произведений, посвященных полету на иные планеты, несколько меняется: помимо чисто литературного материала, в них появляются элементы научных и технических идей. Писатели отказываются от проектов космических полетов с помощью птиц или духов и выводят на сцену самые разнообразные машины. С XVII века уже высказывается мысль о возможности достижения других миров с помощью ракет. Но лишь в начале нашего столетия, когда К. Э. Циолковским, а впоследствии другими исследователями были разработаны основные положения астронавтики, проблема полета в мировое пространство стала на прочный фундамент. Опираясь на законы движения небесных тел, а также на другие законы природы, исходя из возможностей современной техники, наука пришла к заключению об осуществимости межпланетных полетов при помощи ракетных кораблей.

     Человечество уже достигло той степени зрелости, когда оно может позволить себе шагнуть за пределы своей колыбели и приступить к освоению иных планет Солнечной системы и проблема осуществления межпланетных полетов остается актуальной. Для человеческого поселения будет приспособлено огромное пространство, возможность распространения цивилизации за пределы Земли ,а также шанс на создание такой ее разновидности, которая будет менее уязвима перед природными или социальными бедствиями. Запасная среда обитания необходима людям для того, чтобы застраховать хрупкую цивилизацию от возможных последствий космических катастроф,
подобных столкновению с крупным астероидом или кометой, и в случае глобальных изменений, которые могут сделать нашу планету непригодной для жизни. И такой приемлемой средой обитания для землян могут стать другие планеты - таинственные и интригующие. Задача осуществления межпланетных пилотируемых полетов имеет как научное, так и политическое значение, и степень участия России в ее решении определит будущее место нашей страны в освоенной человечеством внеземной среде обитания.

     Исследование других планет поможет решить вопрос о происхождении жизни на Земле и в Солнечной системе. Решение вопроса происхождения жизни на Земле и в Солнечной системе может оказаться основным достижением человечества в текущем столетии. Поиск и изучение отложений водяного льда, накопившегося от столкновений Луны с кометами на дне лунных полярных кратеров, позволит проверить гипотезу панспермии - переноса жизни во Вселенной в веществе комет и астероидов. Поиск и исследование признаков примитивной жизни или палеожизни на Марсе позволит выяснить вопрос о происхождении земной жизни и о ее уникальности. Ранние Земля и Марс были похожи. На ранней Земле уже имелась примитивная жизнь - поэтому поиск признаков жизни на Марсе позволит понять сходства и различия в механизме зарождения жизни на разных планетах. Хотя эта задача, безусловно, относится к категории научных, любые новые результаты в этой области привлекут огромный общественный интерес. Данный проект позволит России восстановить лидирующие позиции в области освоения космоса. Другие страны, в первую очередь США, с научно-технической точки зрения находятся значительно дальше, чем наша страна ,у них просто нет такого опыта в области строительства долговременных обитаемых космических объектов как у России.

     Лидерство в космосе в современном мире - это ни с чем несопоставимый престиж, который, по мнению одного из крупнейших западных теоретиков международных отношений XX века Юджина Карра, "чрезвычайно важен", ибо "если ваша сила признается, то вам нет необходимости применять ее для достижения своих целей".

     В настоящее время развитию космических исследований в России был дан новый импульс. Аргументы тех, кто утверждает, что исследовательская работа на других планетах может быть полностью выполнена автоматами, вряд ли могут быть восприняты всерьез. Полет пилотируемого межпланетного корабля будет иметь ряд особенностей, значительным образом отличающих его от полета орбитальных кораблей и станций. В моей работе освещаются основные проблемы, связанные с осуществлением межпланетных пилотируемых полетов. Существует множество проблем, связанных с осуществлением таких полетов, такие как защита членов экипажа от радиации, невесомость, автономность существования экипажа, самостоятельность оценки ситуации самим экипажем, и наконец самая основная проблема - создание комплекса для облетных миссий к соседним планетам. Для создания такого комплекса необходим двигатель, мощный, современный, отвечающего всем требованиям осуществления межпланетных полетов. В работе рассматриваются все виды ракетных двигателей, их характеристики, делаются выводы о возможности их применения в комплексах.(см.Приложение №3). Также сравнивается финансирование программ по осуществлению таких полетов разными странами ,в частности США, России, Китая, Индии.(см.Приложение №2). Проводя исследовательскую работу по данной теме, мне хотелось получить ответ на вопрос, какое место займет Россия в освоении человечеством внеземной среды обитания.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

     1. ОРИЕНТАЦИЯ ЧЕЛОВЕКА В КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ

     Психологические особенности ориентировки по приборам в межпланетном полете.

Из всех органов чувств наиболее эффективны для ориентации в космическом пространстве глаза. Благодаря зрению человек хорошо ориентируется в космическом корабле и на небольших расстояниях от него. Однако для ориентации в межпланетном полете невооруженный глаз становится мало пригодным. Здесь понадобится использовать приборы. Это внесет новые существенные изменения в деятельность тех психофизиологических систем, которые реализуют пространственную ориентировку в условиях Земли.

     В ходе длительного исторического развития человек для ориентации в пространстве пользовался естественными ориентирами. С появлением авиации этого оказалось недостаточно. Первые попытки летать в облаках и в тумане (т.е. вне видимости горизонта, Солнца, звезд и других ориентиров), руководствуясь только ощущениями, довольно часто приводили к катастрофам. Вскоре период «бесприборных полетов» в сложных метеорологических условиях сменился периодом внедрения в летную практику навигационных приборов. При этом обнаружилось, что ощущения летчиков нередко вступают в противоречия с показаниями приборов. В подавляющем числе случаев показания приборов были правильными, а ощущения летчиков — ложными. Такие ложные ощущения получили название иллюзий положения тела пилота в пространстве. Наиболее часто встречаются иллюзии кренов, вращения, планирования, перевернутого полёта и т.д.

       С психологической точки зрения основной особенностью полета по приборам является переход от обычной, непосредственной ориентировки, связанной с естественными ориентирами, к ориентировке, опосредованной приборной индикацией. И хотя ориентирование последнего типа также обеспечивается зрением, структура процесса здесь кардинально меняется.

     Если при полетах на самолете летчик должен постоянно ориентироваться относительно линии горизонта, то в условиях околоземного космоса эта необходимость отпадает. При ориентации с помощью прибора «глобус» космонавт проецирует свое местонахождение на тот или другой участок поверхности нашей планеты, нисколько не беспокоясь о положении своего тела и конструкций космического корабля по отношению к направлению полета и линии горизонта. Надобность в решении задач последнего типа возникает только при приближении к тому или иному небесному телу, при посадке на него или при совершении некоторых маневров (изменение наклона орбиты, ее высоты и т.д.). Тогда у космонавтов, как и у летчиков во время полета, могут возникать различные иллюзии положения своего тела относительно плоскости Земли и направления полета.

     В обычном полете зрение позволяет летчику не только получать информацию от приборов, находящихся в кабине, но и осуществлять самую далекую ориентировку с высоты «птичьей перспективы». В данном случае в системе «человек — летательный аппарат — окружающая обстановка» ведущее значение приобретает именно «окружающая обстановка». От пилота требуется отчетливое восприятие наземных ориентиров, чтобы правильно строить режим полета. При этом оказывается возможным допускать большие отклонения по курсу и высоте, так как всегда мыслимо исправление положения самолета в нужный момент времени благодаря визуальной ориентировке. Полет строится в ответ на текущие раздражители как бы более перспективно. Пункт, от которого пилот начинает создавать схему ориентирования, лежит вне самолета, на местности.

     Ситуация резко меняется при переходе к пилотированию по приборам. Здесь центр ориентирования психологически переносится в кабину самолета, в самое ближнее окружение пилота или даже сам летчик становится этим центром. Главным оказывается, как подчеркивает К. К. Платонов, «умственный навык в опосредованной и динамической ориентировке». В этих условиях человек судит о своем местоположении в пространстве не в результате непосредственных впечатлений от естественных и к тому же привычных ориентировок, а с помощью системы технических устройств, которые как бы «вклиниваются» между органами чувств космонавта или летчика и действительностью. Кроме того, информация, поступающая к пилоту от приборов, оказывается, как правило, закодированной (зашифрованной), и перед ним возникает новая задача декодирования (расшифровывания), обычно отсутствующая при визуальном полете. Главная же трудность такой дешифровки в раскрытии смыслового значения каждого сигнала в конкретной обстановке. Это значение может быть понято лишь при сопоставлении данного сигнала с другими сигналами, при выявлении не только и не столько внешней, сколько именно смысловой зависимости между ними.

     Иными словами, в ходе получения информации при слепом полете человек должен не только быстро «считывать» (т.е. правильно определять и дешифровывать показания приборов), но и не менее быстро обобщать поступившие сведения в целостный образ положения летательного аппарата в пространстве, постоянно имея в виду взаимосвязи, существующие между показаниями приборов и реальной ситуацией. Понятно, что процесс опосредованной ориентировки требует значительно большего времени, чем непосредственное ориентирование. Однако и это еще не все.

     Осуществляя динамическую ориентировку в полете, пилот должен помнить о соответствующей информации, полученной в недалеком прошлом (т.е. обладать хорошей оперативной памятью), а также предвидеть свое местонахождение в недалеком будущем. Не менее важно и то, что летчик или космонавт в зависимости от скорости летательного аппарата и характера окружающей внешней обстановки вынужден читать показания приборов и определять свое пространственное положение в навязанном ему темпе. В общем, использование показаний приборов вносит серьезные изменения в деятельность тех физиологических систем, которые осуществляют пространственную ориентировку. Это в той или иной мере сказывается и на деятельности всей нейтральной нервной системы. Помазания приборов являются, по И. П. Павлову, второсигнальными раздражителями. Естественно, что физиологические системы, реализующие пространственную ориентировку в слепом полете, включают в себя структуры второй сигнальной системы коры больших полушарий головного мозга в гораздо большей степени, чем при ориентировке по естественным ориентирам. Образующаяся новая функциональная система отражения пространственных взаимоотношений оказывается намного сложнее обычной. Поскольку же она создается не в течение многих веков, а в течение лишь нескольких часов, устойчивость ее сравнительно невелика. Утомление, а также влияние неблагоприятных факторов на организм человека могут быстро ее нарушить.

     Все вышесказанное в этом разделе относится к ориентации человека в пространстве по приборам при полетах на самолетах и космических кораблях-спутниках. Однако деятельность такого рода в условиях межпланетного путешествия будет иметь свою психологическую специфику.

     При орбитальных полетах космонавты могут непосредственно через иллюминаторы или через систему «взор», или при выходе из корабля вести наблюдения за поверхностью Земли, в том числе и за районами, находящимися под ними. В случае ориентации только по приборам люди также могут проецировать свое местонахождение на земную поверхность, пользуясь «глобусом» или картой. Короче говоря, в процессе полета космонавт всегда в состоянии представить конкретные участки земной поверхности и следить за траекторией, привязываясь к более или менее конкретным земным ориентирам. Он может, например, рассуждать так: «10 минут назад я находился над Северной Африкой. Сейчас я над Черным морем, а через 10 минут буду над районом Уральских гор».

     В отличие от орбитального межпланетный полет будет проходить не между двумя относительно неподвижными пунктами, расположенными на Земле, а между двумя небесными телами, движущимися в космическом пространстве с различной скоростью.

Путешествие к другим планетам займет не сутки и не недели, а долгие месяцы и годы (например, к Венере — около 5 месяцев, к Марсу — около 9 месяцев и т. д.). Космонавты не только не смогут наблюдать земную поверхность и ориентироваться по отдельным ее районам, но и вообще должны будут определять местоположение космического корабля по звездам, выбранным «опорными» в совсем иной, непривычной системе координат. К тому же, хотя межпланетные путешественники и увидят известные на Земле созвездия, тем не менее перед ними развернется необычная картина звездного неба, охватывающая светила всей небесной сферы, а не одного северного или южного полушария. Это тоже затруднит пространственную ориентировку. С другой стороны, небесная сфера будет казаться застывшей, создастся иллюзия отсутствия движения космического корабля, подкрепляемая полной тишиной (если не считать слабого и равномерного шума электронных приборов, не сравнимого, однако, с шумом работающих реактивных двигателей).

     В подобной обстановке роль ориентации по приборам чрезвычайно возрастет не только объективно, но и психологически. Космонавты смогут определять траекторию полета (или проверять соответствующие сведения, переданные по радио с Земли) только измерением с помощью телескопов углов «опорных» небесных светил и обработки полученных результатов на электронных вычислительных машинах, которые и будут находить положение космического корабля в избранной системе координат. Это положение выразится в некоей «абстрактной» точке, не привязываемой наглядно к какому-либо естественному ориентиру. Столь же не наглядной явится рассчитанная точка, к которой корабль должен будет прибыть в назначенный срок, так как траектория полета вычисляется с упреждением и планета, служащая целью путешествия, в момент расчета находится совсем в другом месте. К этому следует прибавить, что космонавтам совсем не так просто, как летчикам, корректировать курс полета. Здесь нужны исключительная точность и своевременность получения и обработки навигационной информации. Малейшая ошибка может обернуться непоправимой бедой и гибелью космонавтов. Но точное выдерживание заданного курса космического корабля в пространстве и во времени опять-таки зависит от безупречной работы специальных приборов и устройств. В связи с задержкой прохождения информации на срок до 40 минут существенно изменятся взаимоотношения экипажа и наземных центров управления, которые уже не смогут полноценно управлять полетом. На первый план выдвигается проблема самостоятельности оценки ситуации самим экипажем.

     Из всего сказанного вытекает, что космонавты должны быть достаточно уверены психологически не только в правильности приборных показаний (как и летчики), но и в достоверности математических вычислений, вообще в достоверности отражения пространственных и временных отношений космических объектов теоретическим (абстрактным) мышлением. Теоретические расчеты, как правило, всегда будут не совпадать с чувственно-наглядными представлениями, возникающими у человека в ходе межпланетного полета, и даже противоречить им. Чтобы это не вызывало у космонавтов каких-либо ненужных сомнений, тревоги и страха, которые могут привести к весьма пагубным последствиям, необходимо предусмотреть при будущей подготовке межпланетчиков обучение хорошему владению математическим аппаратом навигационных расчетов и воспитание навыков к разным видам теоретической деятельности.

2. ВЛИЯНИЕ НЕВЕСОМОСТИ НА ЧЕЛОВЕКА

     Влияния невесомости на двигательный аппарат и разработка системы профилактики для длительных космических полетов (ДПК) составляют одно из важнейших направлений космической физиологии. Исследования в невесомости и моделирующих ее условиях, выполненные ранее, показали, что обусловленный невесомостью гравитационный двигательный синдром (ГДС) характеризуется наличием изменений во всех звеньях двигательной системы. При кратковременных экспозициях он проявляется снижением мышечного тонуса и силы мышечных сокращений, мышечной гиперрфлексией, координационными нарушениями, изменением биомеханической структуры движений.

      При более длительных воздействиях картина двигательных нарушений осложняется развитием атрофических процессов в гравитационной мускулатуре, более глубокими и длительными сдвигами в рефлекторной сфере и более выраженными координационными расстройствами, проявляющимися резким снижением вертикальной устойчивости, нарушением системы позных синергии, глубокими изменениями структуры локомоторных актов, отклонениями в восприятии схемы тела. Для понимания природы вызываемых невесомостью двигательных нарушений и выявления долевого вклада различных факторов в их патогенезе в ходе полетов на станции МИР была осуществлена широкая сквозная экспериментальная программа, цель которой составляли сравнительный анализ изменений, регистрируемых в состоянии различных звеньев двигательного аппарата человека в различные сроки ДКП, а также изучение организации и особенностей функционирования систем двигательного управления в этих условиях. В реализации программы, помимо сотрудников ИМБП, принимали участие ученые Болгарии, Австрии и США.

     Как только человек попадает в космос, его организм начинает перестраиваться. Сначала из-за перегрузок при преодолении земной гравитации происходит нарушение вестибулярного аппарата, что может привести к возникновению определенных иллюзий, вследствие которых совершаются ошибки в оценке расстояний между предметами, а также в управлении кораблем. Происходит это потому, что механизм кровообращения нарушается, кровь приливает к голове и для адаптации требуется некоторое время. Однако подобные последствия невесомости проходят достаточно быстро. В условиях нулевой гравитации перестраивается и гормональная система, например изменяется концентрация выработки гормонов, связанных с водносолевым обменом, так как сердце переполняется кровью и не в состоянии сразу переработать большое ее количество. В организме начинают выделяться гормоны, способствующие удалению из него этой, как бы лишней, крови, и он через почки начинает терять воду, что ведет к частичному обезвоживанию организма. Для того чтобы справиться с этими негативными последствиями, космонавтам необходимо выпивать не менее 3 литров жидкости в день. И все равно целый ряд «эффектов невесомости» не снимается, что крайне настораживает врачей. Из-за потери минералов, в частности кальция и калия, происходит разрушение костной ткани и развивается мышечная атрофия. При этом больше всего кальция теряют кости ног и таза, меньше - ребра и кости рук, а вот в костях черепа его количество даже увеличивается. Иногда процесс потери минералов продолжается и на Земле, восстановление же до нормы после 8 месяцев пребывания в космосе может занимать около двух лет, а иногда и больше. Поэтому при выборе команды важным фактором должен стать генетический отбор, так как организмы разных людей в разной степени подвержены остеопорозу, а это заложено именно на генетическом уровне. Кстати говоря, на станции «Мир» использовалось искусственное ультрафиолетовое облучение кожных покровов космонавтов для стимуляции выработки витамина Д, способствующего уменьшению деминерализации костей в длительных полетах. Подобная система мер профилактики может функцио-нировать и на борту пилотируемого межпланетного корабля.

     В отличие от костной мышечная масса в условиях нормальной гравитации способна довольно быстро восстанавливаться, хотя при длительной невесомости ее потери могут доходить до 25%. Для того чтобы предотвратить столь значительные потери, ученые разрабатывают специальное питание и лекарственные препараты. В первую очередь в невесомости страдают так называемые антигравитационные тонические мышцы (мышцы ног и спины), в области рук мышечная масса почти не теряется, так как на них в космосе происходит увеличение нагрузки. Важным моментом после длительного перелета являются сохранение работоспособности и проблема перехода от нулевой гравитации к гравитации на данной планете, что также может вызвать в организме космонавтов стресс. Одним из решений может быть создание на корабле в течение последних 2 месяцев полета гравитации, подобной гравитации планеты на которую произойдет посадка корабля. Это позволит космонавтам постепенно адаптироваться к новым условиям и тем самым сохранить работоспособность при посадке.
    Снизить неблагоприятное воздействие невесомости может также искусственная сила тяжести. Ее создают с помощью короткорадиусной центрифуги или закручивания корабля. Однако для ученых существует еще много вопросов, касающихся того, сколько времени нужно вращать подобную центрифугу и какая гравитация может считаться оптимальной.

3. РАДИАЦИОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.

     Серьезной опасностью, с которой космонавты столкнутся во время межпланетного перелета, являются ионизирующие излучения, которые порождают Солнце и Галактика. , Радиоактивные частицы, обладая огромной энергией, огромными скоростями, при прохождении через любое вещество сталкиваются с атомами и молекулами этого вещества и приводят к их разрушению, ионизации, к образованию "горячих" (высокоэнергетичных) и исключительно реакционноспособных частиц - осколков молекул: ионов и свободных радикалов.

     То же самое происходит и в тканях биологических объектов. При этом так как биологические ткани человека на 70% состоят из воды, то в большой степени ионизации подвергаются прежде всего именно молекулы воды. Из осколков молекул воды - из ионов и свободных радикалов - образуются исключительно вредные для организма и реакционноспособные перекисные соединения, которые запускают целую цепь последовательных биохимических реакций и постепенно приводят к разрушению клеточных мембран (стенок клеток и других структур). В целом, воздействие радиации на биологические объекты и, в первую очередь, на организм человека вызывает три различных отрицательных эффекта.

     Первый - это генетический эффект для наследственных (половых) клеток организма. Он может проявиться и проявляется только в потомстве. Это рождение детей с различными отклонениями от нормы (уродства разной степени, слабоумие и т. д.), либо рождение полностью нежизнеспособного плода, - с отклонениями, не совместимыми с жизнью.

     Второй - это тоже генетический эффект, но для наследственного аппарата соматических клеток - клеток тела. Он проявляется при жизни конкретного человека в виде различных (преимущественно раковых) заболеваний.

     Третий эффект - это эффект соматический, а точнее - иммунный. Это ослабление защитных сил, иммунной системы организма за счёт разрушения клеточных мембран и других структур. Он проявляется в виде самых различных, в том числе, казалось бы, совершенно не связанных с радиационным воздействием, заболеваниях, в увеличении количества и тяжести течения заболеваний, в осложнениях, а также в ослаблении памяти, интеллектуальных способностей и т. п. Ослабление иммунитета провоцирует возникновение любых заболеваний, в том числе и раковых.

     Особо следует отметить, что все видимые физические отклонения от нормы, все заболевания сопровождаются ослаблением умственных способностей, памяти, интеллекта.

     Землян от губительного воздействия радиации защищают земные атмосфера и магнитное поле, но в открытом космосе человек уже не может использовать эти преимущества. Поэтому учеными проводятся работы по изучению возможной радиационной обстановки в межпланетном пространстве, в том числе исследуются энергии и спектры галактических космических и солнечных лучей, равно как и та опасность, которую они могут представлять для здоровья человека. Разработанные на сегодняшний день медицинские препараты - радиопротекторы неспособны полностью решить проблему защиты человека от воздействия радиации. Для обеспечения радиационной безопасности на корабле потребуются аппаратура радиационного мониторинга и индивидуальной дозиметрии, физические средства защиты (радиационное убежище, защита с помощью создания физических полей), использование локальной защиты критических органов и фармакологических средств в случае повышенных уровней облучения.

4. ДВИГАТЕЛИ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ.

     Ракетный двигатель — реактивный двигатель, источник энергии и рабочее тело которого находится в самом средстве передвижения. Ракетный двигатель — единственный практически освоенный для вывода полезной нагрузки на орбиту искусственного спутника Земли и применения в условиях безвоздушного космического пространства тип двигателя. Другие типы двигателей, пригодные для применения в космосе (например, солнечный парус, космический лифт) пока еще не вышли из стадии теоретической и/или экспериментальной отработки.

     Сила тяги в ракетном двигателе возникает в результате преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. В зависимости от вида энергии, преобразующейся в кинетическую энергию реактивной струи, различают химические ракетные двигатели, ядерные ракетные двигатели и электрические ракетные двигатели.

     Характеристикой эффективности ракетного двигателя является удельный импульс (другое название — удельная тяга) — отношение тяги, развиваемой ракетным двигателем, к секундному массовому расходу рабочего тела. Удельный импульс имеет размерность (Н×с)/кг и на практике обычно сокращается до м/c, то есть размерности скорости. Для идеального ракетного двигателя удельный импульс численно равен скорости истечения рабочего тела из сопла.

     Химические ракетные двигатели.

     Наиболее распространены химические ракетные двигатели, в которых, в результате экзотермической химической реакции горючего и окислителя (вместе именуемые топливом), продукты сгорания нагреваются в камере сгорания до высоких температур, расширяясь, разгоняются в сверхзвуковом сопле и истекают из двигателя. Топливо химического ракетного двигателя является источником как тепловой энергии, так и газообразного рабочего тела, при расширении которого его внутренняя энергия преобразуется в кинетическую энергию реактивной струи.

В твердотопливном двигателе (РДТТ) горючее и окислитель хранятся в форме смеси твёрдых веществ, а топливная ёмкость одновременно выполняет функции камеры сгорания. Твердотопливный двигатель и ракета, оборудованная им, конструктивно устроены гораздо проще всех других типов ракетных двигателей и соответствующих ракет, а потому они надёжны, дёшевы в производстве, не требуют больших трудозатрат при хранении и транспортировке, время подготовки их к пуску минимально. Поэтому в настоящее время они вытесняют другие типы ракетных двигателей из области военного применения. Вместе с тем, твёрдое топливо энергетически менее эффективно, чем жидкое. Удельный импульс твердотопливных двигателей составляет 2000 — 3000 м/с. Тяга — свыше 1300тс (ускоритель Спейс Шаттла).

     В жидкостных ракетных двигателях (ЖРД) горючее и окислитель пребывают в жидком агрегатном состоянии. Они подаются в камеру сгорания с помощью насосов или вытеснительной системой. Жидкостные ракетные двигатели допускают регулирование тяги в широких пределах, и многократное включение и выключение, что особенно важно при маневрировании в космическом пространстве. Удельный импульс ЖРД достигает 4500 м/c. Тяга — свыше 800тс (РД-170). По совокупности этих свойств ЖРД предпочтителны в качестве маршевых двигателей ракет-носителей космических аппаратов, и маневровых двигателей КА.

     В качестве пары горючее + окислитель могут использоваться различные компоненты. В современных криогенных двигателях используется пара жидкий кислород + жидкий водород (наиболее эффективные компоненты для ЖРД). Другой группой компонентов являются самовоспламеняющиеся при контакте друг с другом, пример такой схемы - азотный тетраоксид + несимметричный диметилгидразин. Довольно часто применяется пара жидкий кислород + керосин. Существенно соотношение компонентов: на 1 часть горючего может подаваться от 1 части окислителя (топливная пара кислород + монометилгидразин) до 5 и даже 19 частей окислителя (топливные пары азотная кислота + керосин и фтор + водород соответственно).

     Обладая сравнительно невысоким удельным импульсом (в сравнении с электрическими ракетными двигателями), химические ракетные двигатели позволяют развивать большую тягу, что особенно важно при создании средств выведения полезной нагрузки на орбиту или для осуществления межпланетных полётов в относительно короткие сроки.

     На конец 1-го десятиления XXI в. все, без исключения, ракетные двигатели, применяемые в ракетах военного назначения, и все, без исключения, двигатели ракет-носителей космических аппаратов — химические.

     Следует так же отметить, что в настоящее время для химических ракетных двигателей практически достигнут предел энергетических возможностей топлива, и поэтому теоретически не предвидится возможность существенного увеличения их удельного импульса, а это ограничивает возможности ракетной техники, базирующейся на использовании химических двигателей, уже освоенными двумя направлениями:

1. Космические полёты в околоземном пространстве (как пилотируемые, так и беспилотные).

2. Исследование космоса в пределах Солнечной системы с помощью автоматических аппаратов (Вояджер,Галилео, Кассини-Гюйгенс,Улисс).

     Если кратковременная пилотируемая экспедиция к Марсу или Венере с использованием химических двигателей ещё представляется возможной (хотя существуют сомнения в целесообразности такого рода полётов), то для путешествия к более далёким объектам Солнечной системы размеры необходимой для этого ракеты и длительность полёта выглядят нереалистично.

     Для ряда случаев выгодно применять гибридные ракетные двигатели, в котором один компонент ракетного топлива хранится в твёрдом состоянии, а другой (как правило - окислитель) - в жидком. Такие двигатели обладают меньшей стоимостью, чем жидкостные, более надёжны. В отличие от твёрдотопливных, допускают многократное включение. При длительном хранении заряда его характеристики ухудшаются незначительно.

     Ядерные ракетные двигатели

     Ядерный ракетный двигатель — реактивный двигатель, рабочее тело в котором (например, водород, аммиак и др.) нагревается за счет энергии, выделяющейся при ядерных реакциях атомного распада или термоядерного синтеза. Различают радиоизотопные, ядерные и термоядерные ракетные двигатели.

     Ядерные ракетные двигатели позволяют достичь значительно более высокого (по сравнению с химическими ракетными двигателями) значения удельного импульса благодаря большой скорости истечения рабочего тела (от 8 000 м/с до 50 км/с и более). Вместе с тем, общая тяга ЯРД может быть сравнима с тягой химических ракетных двигателей, что создает предпосылки для замены в будущем химических ракетных двигателей ядерными. Основной проблемой при использовании ЯРД является радиоактивное загрязнение окружающей среды факелом выхлопа двигателя, что затрудняет использование ЯРД (кроме, возможно, газофазных — см. ниже), на ступенях ракет-носителей, работающих в пределах земной атмосферы. Впрочем, конструктивно совершеный ГФЯРД -исходя из его расчётных тяговых характеристик- может легко решить проблему создания полностью многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя.

     ЯРД по агрегатному состоянию ядерного топлива в них подразделяются на твёрдо, жидко- и газофазные. В твёрдофазных ЯРД делящееся вещество, как и в обычных ядерных реакторах, размещено в сборках-стержнях (ТВЭЛах) сложной формы с развитой поверхностью, что позволяет эффективно нагревать (лучистой энергией в данном случае можно пренебречь) газообразное рабочее тело (обычно — водород, реже - аммиак), одновременно являющееся теплоносителем, охлаждающим элементы конструкции и сами сборки. Температура РТ ограничена максимальной допустимой температурой элементов конструкции (не более 3 000 °К), что ограничивает скорость истечения. Удельный импульс твердофазного ЯРД ,по современным оценкам, составит 800—900 с, что вдвое превышает показатели наиболее совершенных химических ракетных двигателей . Такие ядерные ракетные двигатели были созданы и успешно испытаны на стендах. Жидкофазные ЯРД являются более эффективными: ядерное топливо в их активной зоне находится в виде расплава, и, соответственно, тяговые параметры таких двигателей выше (удельный импульс может достигать величин порядка 1500 с.)

     В газофазных ЯРД (ГФЯРД) делящееся вещество, (например - уран), также как и рабочее тело, находится в газообразном состоянии и удерживается в рабочей зоне электромагнитным полем (один из многих предложенных вариантов конструкции). Существует также конструкция ГФЯРД, в которой ядерное топливо (раскаленный урановый газ или плазма)заключено в термоустойчивую оптически прозрачную капсулу, т. н. ядерную лампу (light bulb) и таким образом полностью изолировано от омывающего «лампу» потока рабочего тела- нагрев последнего происходит за счет излучения «лампы». В некоторых разработках для материала ядерной лампы предлагалось использовать искусственный сапфир или подобные материалы. В случае же удержания ядерной плазмы электромагнитным полем существует небольшая утечка делящегося вещества во внешнюю среду и в конструкции предусмотрена подача ядерного топлива в активную зону для восполнения его количества. РТ (водород) содержит частицы углерода для эффективного нагрева за счёт поглощения лучистой энергии. Термостойкость элементов конструкции в ЯРД этого типа не является сдерживающим фактором, поэтому скорость истечения РТ может превышать 30 000 м/с (удельный импульс порядка 3000 с.) при температуре рабочего тела на выходе из сопла до 12000 К. В качестве ядерного топлива для ГФЯРД предлагается, в частности, уран-232. Считается, что газофазные ЯРД могут быть использованы в качестве двигателей первой ступени, несмотря на утечку делящегося вещества. В случае же использования схемы ГФЯРД с «ядерной лампой» факел тяги двигателя может иметь относительно невысокую радиоактивность.

     Первые исследования в области ЯРД были начаты еще в 1950-х гг. На настоящий момент ядерные ракетные двигатели с делящимся веществом в твердой фазе находятся на стадии экспериментальной отработки. В Советском Союзе и в США твердофазные ЯРД активно испытывались в 70-х годах XX века. Реактор «Nerva» был готов к использованию в качестве двигателя третьей ступени ракеты-носителя «Сатурн V», (см. Сатурн C-5N) однако лунную программу к этому времени закрыли, а других задач для этих РН не было. В СССР к концу 1970-х гг был создан и активно проходил испытания на стендовой базе в районе Семипалатинска ядерный ракетный двигатель РД- 0410.Основу этого двигателя с тягой 3,6 т составлял ядерный реактор ИР-100 с топливными элементами из твердого раствора карбида урана и карбида циркония. Температура водорода достигала 3000 оК при мощности реактора ~ 170 МВт. Газофазные ЯРД в настоящий момент находятся на стадии теоретической отработки, однако и в СССР, и в США проводились также и экспериментальные исследования. В СССР, в частности, был разработан действующий тепловыделяющий элемент для ГФЯРД. Ожидается, что новый толчок к работам над газофазными двигателями дадут результаты эксперимента «Плазменный кристалл», проводившегося на орбитальных космических станциях «МИР» и МКС.

     На конец 1-го десятилетия XXI в. нет ни одного случая практического применения ядерных ракетных двигателей, несмотря на то, что основные технические проблемы создания такого двигателя были решены ещё полвека тому назад. Основным препятствием на пути практического применения ЯРД являются оправданные опасения того, что авария летательного аппарата с ЯРД может создать значительное радиационное загрязнение атмосферы и некоторого участка поверхности Земли, нанеся как прямой вред, так и осложнив геополитическую ситуацию. Вместе с тем очевидно, что дальнейшее развитие космонавтики, приняв масштабный характер, не сможет обойтись без применения схем с ЯРД, т.к. химические ракетные двигатели уже достигли практического предела своей эффективности и их потенциал развития весьма ограничен- а для создания скоростного, долговременно работающего и экономически оправданного межпланетного транспорта химические двигатели по ряду причин непригодны.

     Электрические ракетные двигатели

     В электрических ракетных двигателях (ЭРД) в качестве источника энергии для создания тяги используется электрическая энергия. Удельный импульс электрических ракетных двигателей может достигать 10—210 км/с.

     В зависимости от способа преобразования электрической энергии в кинетическую энергию реактивной струи, различают электротермические ракетные двигатели, электростатические (ионные) ракетные двигатели и электромагнитные ракетные двигатели.

     Высокие значения удельного импульса ЭРД позволяет ему расходовать (в сравнении с химическими двигателями) малое количество рабочего тела на единицу тяги, но при этом возникает проблема большого количества электроэнергии, необходимой для создания тяги. Мощность, необходимая для создания единицы тяги ракетного двигателя (без учёта потерь), определяется формулой:

     Здесь P — удельная мощность (ватт/ньютон тяги); I — удельный импульс (м/c).
Таким образом, чем выше удельный импульс, тем меньше требуется вещества, и больше — энергии, для создания единицы тяги. Поскольку мощность источников электроэнергии на космических аппаратах весьма ограничена, это ограничивает и тягу, которую могут развить ЭРД. Самым приемлемым для ЭРД источником электроэнергии в космосе в настоящее время являются солнечные батареи, не потребляющие топлива, и обладающие достаточно высокой удельной мощностью (по сравнению с другими источниками электроэнергии).
    Низкая тяга (не превышающая единиц ньютона для самых мощных из современных электрических ракетных двигателей) и неработоспособность в атмосфере, на высотах менее 100 км суживают область применения электрических ракетных двигателей.

В настоящий момент электрические ракетные двигатели применяются в качестве двигателей ориентации и коррекции орбит автоматических космических летательных аппаратов (глвным образом, спутников связи) с использованием солнечных батарей в качестве источников энергии. Благодаря высокому удельному импульсу (скорости истечения) расход рабочего тела (РТ) небольшой, что позволяет обеспечить длительный срок активного существования КА.

     Многие считают, что двигатели для космических кораблей должны быть большие и мощные, однако Браян Гричист (Brian Gilchrist) с коллегами при университете Мичигана, считают, что они могут быть очень маленькими. Ученые создали нано двигатели, которые можно сформовать в плоские панели для закрепления по бокам космического корабля.

     Обычные ионные двигатели используются для маневрирования летательных аппаратов в космосе. Их размер можно сравнить с размером холодильника. Их работа заключается в ускорении ионного газа для перемещения летательного аппарата в сторону противоположную ускорению ионов. Но они малоэффективны и время их жизни ограничено, так как ионы повреждают сам двигатель.

     Нанодвигатели лишены этих недостатков. Каждый нанодвигатель состоит из маленькой камеры, заполненной жидкостью с электродами и выходным отверстием наверху. Над этим отверстием электроды генерируют мощное электрическое поле.

Жидкость содержит наночастицы размером в десятки нанометров, которые ионизированы при помощи электродов в камере. Заряженные ионы, ускоренные электрическим полем и выброшенные из отверстия, вызывают движение летательного аппарата.

     Эти нанодвигатели могут быть использованы в большом количестве плоских панелей, к которым топливо может подводиться по микроканалам. Панели могут покрыть почти всю площадь космического корабля и прицепных устройств, позволяя всем устройствам легко управляться при перемещении в космосе.

     Изобретатели надеются, что плоские панели двигателей снизят стоимость космических кораблей, благодаря их эффективности и легкому весу, который позволит снизить стоимость пусковых устройств.

     Солнечный парус.

     Солнечный парус — приспособление, использующее давление солнечного света на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата.

Давление солнечного света чрезвычайно мало (на Земле — около 5·10-6 Н/м ) и уменьшается пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Но солнечный парус не требует ракетного топлива, и может действовать в течение длительного периода времени, поэтому в некоторых случаях его использование может быть привлекательно. Эффект солнечного паруса использовался несколько раз для проведения малых коррекций орбиты космических аппаратов, в роли паруса использовались солнечные батареи или радиаторы системы терморегуляции. Однако на сегодняшний день ни один из космических аппаратов не использовал солнечный парус в качестве основного двигателя.

     В 2005 году была попытка запуска солнечного парусника Космос 1, который даже не был выведен в космос из-за отказа ракеты-носителя при запуске.

    Солнечный парус — приспособление, использующее давление солнечного света на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата.

Давление солнечного света чрезвычайно мало (на Земле — около 5·10-6 Н/м ) и уменьшается пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Но солнечный парус не требует ракетного топлива, и может действовать в течение длительного периода времени, поэтому в некоторых случаях его использование может быть привлекательно. Эффект солнечного паруса использовался несколько раз для проведения малых коррекций орбиты космических аппаратов, в роли паруса использовались солнечные батареи или радиаторы системы терморегуляции. Однако на сегодняшний день ни один из космических аппаратов не использовал солнечный парус в качестве основного двигателя.

     В 2005 году была попытка запуска солнечного парусника Космос 1, который даже не был выведен в космос из-за отказа ракеты-носителя при запуске.

     В 1989 г. юбилейной комиссией Конгресса США в честь 500-летия открытия Америки был объявлен конкурс. Его идея заключалась в выведении на орбиту нескольких солнечных парусных кораблей, разработанных в разных странах, и проведении гонки под парусами к Марсу. Весь путь планировалось пройти за 500 дней. Свои заявки на участие в конкурсе подали США, Канада, Великобритания, Италия, Китай, Япония и Советский Союз. Старт должен был состояться в 1992 году.

Претенденты на участие стали выбывать почти сразу, столкнувшись с рядом проблем технического и экономического плана. Развал Советского Союза, однако, не прекратил работу над отечественным проектом, который по мнению разработчиков, имел все шансы на победу. Но регата была отменена ввиду финансовых трудностей у юбилейной комиссии (а возможно, ввиду всей совокупности причин). Грандиозное шоу не состоялось.

     Солнечный термический двигатель.

     Главной частью двигателя является отражатель солнечных лучей, в центре которого находится приемник излучения.

Отражатель солнечных лучей представляет собой зеркальную пленку, которая концентрирует солнечные лучи на приемник излучения. Приемник излучения нагревается и передает тепло на теплоприемник, в котором циркулирует газообразное рабочее тело. Рабочее тело нагревается до температуры 2500 - 3000°С и истекает через сопло. Для водорода скорость истечения может составлять 8 км/сек и выше. Площадь отражателя должна составлять несколько тысяч квадратных метров. Для отражателя из тонкой пленки это не слишком большая величина и масса отражателя получается вполне приемлемой для космического аппарата.

     Главной проблемой, помимо проблемы хранения жидкого водорода, для такого космического аппарата является создание приемника излучения. Расчеты показывают, что газообразное рабочее тело не сможет обеспечить необходимый теплоотвод с приемника излучения на теплоприемник просто расплавится под сфокусированным солнечным излучением. Решение этой проблемы в настоящее время невозможно.

     Фотонный двигатель.

     Для того что бы осуществить реактивное движение определённой скорости корабль должен отбрасывать от себя струю адекватной скорости и плотности. Реактивную скорость истечения не просто близкую, но равную световой, может дать нам сам свет, сами фотоны. Солнечный парусник отражает частицы света именно на таких скоростях. Но плотность аналогичная плотности истечения газов химической ракеты смехотворна!
Необходимую плотность фотонов могла дать аннигиляция (взаимоуничтожение частицы и античастицы при их столкновении). Реакция превосходящая по мощности деления атомного ядра, и даже термоядерный синтез. Свет можно было превратить в мощнейшую реактивную струю.
    Первым очевидным препятствием, разумеется стало наличие – производство больших количеств антивещества. Современная промышленность способна предложить лишь микроскопические крохи по огромной цене.

     Создание рефлектора способного отразить и не обратиться в пар «аннигиляционное буйство» тоже казалось задачей промышленного прогресса. Однако аннигиляция рождает кванты очень маленькой длины волны - гамма-кванты. Следовательно экипаж следует уберечь от губительной радиации. Самый простой способ облегчить задачу – удалить, максимально удалить, кабину экипажа от зеркала.
    Так и родился классический образ фотонного звездолёта. Параболическая зеркало, как тело вращения способное сформировать поток лучей исходящих из одной точки. Высокая колонна с внутренними или внешними техническими конструкциями, и рубка – жилой отсек, обычно сферическая, как наиболее рациональная форма в космическом вакууме. Таков был вполне устойчивый образ средства межзвёздных путешествий фантастики 60-х...
    Как же его развенчала современность?
    Не созданы, и вряд ли будут созданы зеркала, которых не испарит такой поток энергии... Хотя этот вопрос можно решить увеличением диаметра зеркала до 80000 км! Но это не реально.
    В книге Бурдакова В. П., Данилова Ю. И. «Ракеты будущего» предлагается электронное зеркало! Суть в том, что электронное зеркало можно сделать достаточно плотным, а удержание производить с помощью магнитного поля. Электроны, инжектируемые перпендикулярно магнитной оси, формируют электронный диск. При движении с ускорением электронный диск искривляется и приобретает формулу параболы.
    Существует ещё одна проблема. Горючее – вещество-антивещество - занимают чрезмерный объём конструкции корабля.
    Тут Бурдаков и Данилов предлагают следующее. Дело в том, что космос нет так пуст. В космическом вакууме присутствует водород. Только очень разреженный концентрация его различна в околозвёздном, галактическом, межгалактическом пространстве.(Конечно есть и гелий и даже простейшие молекулярные соединения CO, CN). В качестве обычного вещества было предложено использовать именно межзвёздную среду! Для того, чтобы осуществлять сбор межзвёздного вещества, на 70% состоящего из водорода, необходимо его ионизировать. Для этого предложено направлять вперед поток электромагнитного излучения или электронов. Ионизованный водород собирается магнитным массозаборником. Массозаборник представляет из себя конус диаметром 20 метров и длиной около 25, состоящий из витков сверхпроводника. Современные материалы теряют сверхпроводимость при напряжённости магнитного поля в массозаборнике. Поэтому предлагается использование металлического водорода, или его сплава с лёгким металлом, охлаждаемого жидким гелием.
      Сам корабль должен включать в себя массозаборник и системы инжекции электронов, термоядерный двигатель, системы хранения и подачи антивещества, бортовые системы, двигатель или ракету-носитель, которые доставили бы корабль на орбиту.

     Старт с Земли очень опасен из-за огромного радиационного выброса.

     В настоящее время «фотонный звездолет» больше считают фантастикой, но ведь и «гиперболоид инженера Гарина» (лазерный луч) долгое время считался фантастикой.

5.ФИНАНСИРОВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ПРОГРАММ.

     Финансирование отечественной гражданской космонавтики с советских времен уменьшилось вдвое, свидетельствует информация, опубликована на сайте Роскосмоса.

В 2007 году на гражданские космические программы Роскосмосу был выделен 1,34 миллиарда долларов, в то время как в 1989 году финансирование космической программы СССР составляло 3,28 миллиарда.

     С 1991 по 2004 год Россия расходовала на космос примерно столько же, сколько Индия, только меньше. В 2004 году бюджет Роскосмоса превысил бюджет Индийского космического агентства и составил 770 миллионов долларов. В 2006 году финансирование российской космической программы было увеличено еще на 100 миллионов. Однако оно все равно на 400 миллионов долларов ниже затрат Франции на гражданскую космонавтику и на 600 миллионов ниже космических расходов Японии. Европейское космическое агентство финансирует свою космическую программу в объеме 4,3 миллиарда долларов, т.е. более чем в три раза щедрее России. Бюджет NASA на освоение космоса и аэронавтику, отмечается в сообщении, с 1989 года вырос с 11 до 17 миллиардов долларов. В течение последних семи лет расходы NASA ежегодно увеличиваются примерно на полмиллиарда.

     Некоторым очевидным инерционным продолжением большой американо-советской космической гонки можно считать создание пилотируемых многоразовых транспортных космических систем: первой - в США «Спейс Шаттл» (которая была введена в регулярную эксплуатацию с 1981 года), второй - в СССР «Энергия»-«Буран» (по которой только произведены беспилотные испытания: ракеты-носителя в 1987 г. и всей системы в 1988 г., после чего программа была заморожена).

     Предпосылки для возобновления большой космической гонки появились ближе к концу XX века, когда Европейское космическое агентство, введя в штатную эксплуатацию семейство ракет-носителей «Ариан», вырвалось вперёд в области коммерческих запусков, а также пыталось составить серьёзную конкуренцию паре Россия-США в области исследования космоса и стать коллективной третьей «космической сверхдержавой». У Европы имелась (но была отменена) реальная объединённая пилотируемая космическая программа по созданию запускаемых на ракете-носителе «Ариан-5» крылатого многоразового космического корабля «Гермес» и орбитальной станции «Колумбус», были технические предложения отдельных стран по созданию крылатых многоразовых транспортных космических систем следующего поколения, а в настоящее время используются собственные модули международной станции МКС и автоматический грузовой космический корабль и разрабатываются как собственно европейский, так и совместный российско-европейский пилотируемые космические корабли. Кроме того, ЕКА посылало АМС к комете (первой, наряду с СССР и Японией) и Марсу (с мягкой посадкой, первой после СССР и США) и выступило с амбициозным планом «Аврора», предусматривающим, в частности, высадку на Марс в 2030 году.

     В настоящее время, ввиду наличия собственных нередко аналогичных и конкурирующих национальных программ, в некоторой степени можно считать, что в космической гонке, помимо Европы, участвуют также другие старые и новые «игроки». В то же время реализовывается множество международных космических проектов, главным из которых является большая орбитальная станция МКС.

     Наследница СССР, Россия, помимо создания ряда новых ракет-носителей, в настоящее время ведёт разработку многоцелевого пилотируемого космического корабля «Клипер» и объявила о прочих планах и программах, в т.ч. о пилотируемых полётах на Луну, сделав заявку на выигрыш в «лунной гонке за второе место» (с Китаем), а при благоприятном стечении обстоятельств - и за выигрыш в «лунной гонке за возвращение на Луну» (с США).

В США проектируется многоцелевой исследовательско -прикладной пилотируемый корабль «Орион», призванный как заменить систему «Спейс Шаттл» на околоземных полётов, так и (в системе с разрабатываемой новой сверхтяжёлой ракетой-носителем «Арес V») обеспечить пилотируемые полёты на Луну с 2019-2020 гг. и в перспективе на Марс в рамках амбициозной «программы Созвездие».

     Из других стран, имеющих собственные развитые космические программы, следует упомянуть Японию, Китай и Индию.

     Космическая программа Китая была начата запуском первого собственного спутника в 1970 году, а уже в 1970-е и 1980-е гг. он имел нереализовавшиеся планы стать третьей в мире «космической сверхдержавой». Реально ею Китай стал в 2003 году, начав независимые пилотируемые орбитальные полёты с корабля «Шэньчжоу-5». Китай также имеет обширный набор прикладных спутников, запустил АМС к Луне, готовится

запустить к Марсу, а также объявил об обширной космической программе, включающей в ближайшем будущем - создание собственной пилотируемой орбитальной станции и в отдалённом будущем - крылатые многоразовые транспортные космические системы следующего поколения и пилотируемые полёты к Луне со строительством лунной базы, что в случае нереализации заявленных Россией аналогичных планов может сделать Китай победителем в «лунной гонке за второе место» (второй страной, обеспечившей высадку на Луну). Кроме того, в 2007 году Китаем было проведено испытание противоспутниковой ракеты, что вызвало серьёзную обеспокоенность США.

     Первым после СССР и США, Японское агентство аэрокосмических исследований запустило АМС к Марсу, а с 2007 года (космического зонда «Кагуя») начало орбитальные исследования Луны с использованием АМС. Имеющиеся японские проекты по созданию крылатых многоразовых пилотируемых космических кораблей (начавший реализовываться проект корабля «Норе», запускаемого на обычной ракете-носителе, и  перспективных систем следующего поколения) приостановлены, но в японских космических планах и программах остаются пилотирумые полёты (в т.ч. к Луне).

     Индийская организация космических исследований, основанная в 1972 году, также планирует в 2008 году послать к Луне беспилотный зонд «Чандраяан» с целью трёхмерного топографирования и составления карты химических элементов поверхности. Также у Индии есть планы по созданию собственного космического корабля к 2014-2015 гг. (что, в случае затягивания реализации европейских и невозобновления японских планов по пилотируемым космическим кораблям, делает её наиболее реальным претендентом на статус четвёртой в мире «космической сверхдержавы»), по отправке АМС к Марсу и даже по совместным или независимым пилотируемым полётам к Луне в отдалённом будущем.

Планы по созданию собственного космического корабля для независимых пилотируемых орбитальных полётов заявил также Иран.

     Бразилия, Иран, Южная Корея и ряд других стран также продолжают малую космическую гонку за становление новыми «космическими державами», имеющими возможность независимого вывода спутников собственными ракетами-носителями.

     Прямо скажем, что в России с космосом сейчас все далеко не на высшем уровне. В начале 2000-х годов резко сократилось финансирование космических отраслей (см. Приложение №1), в результате чего состав орбитальной группировки снизился до 96 аппаратов. Сравните, в США - более 400. Сейчас Россия по уровню финансирования сравнялась с Индией и занимает пятое место, уступая США, Европе, Японии и Китаю. Поэтому ни о каких триумфах речи идти не может.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

     Заканчивая исследование, я хотел бы ответить на вопрос: достигло ли человечество той степени зрелости, что может осуществлять  межпланетные пилотируемые полеты к другим планетам ,в частности на Венеру и Марс.

     Человеческая цивилизация на данный момент времени не смогла создать космический корабль будущего. Прорыва в области новых способов создания тяги в космосе не произошло. Жидкостные двигатели совершенствуются, но это лишь относительно небольшое движение вперед. У твердотопливных двигателей еще меньше возможностей.  Выгодными являются электроракетные, потому что у них большой удельный импульс, т.е. для получения заданной скорости топлива потребуется в несколько раз меньше. Наиболее перспективным российские ученые признают сочетание электроракетных двигателей и солнечных батарей. Для использования ядерных двигателей не решена до сих пор проблема ресурса и безопасности. Материалы для космических кораблей находятся на уровне лабораторных образцов. Не создан максимально надежный корабль, для того чтобы экипаж смог возвратиться на Землю. Проводился конкурс на создание корабля будущего, но победители в 2008 году не определились. Несмотря на это, комиссия стоит на твердой позиции: новый корабль необходимо испытать к 2015 году.

     Таким образом, межпланетные пилотируемые полеты в настоящее время осуществить невозможно. В связи с этим следует выделить основные направления по которым нужно проводить дальнейшие исследования. Это снижение размеров и массы космических аппаратов, поиск новых топлив и разработка новых двигателей,

В настоящее время актуален вопрос лидерства в космосе. Меня интересовал вопрос, какое место по финансированию космоса занимает Россия, не потеряла ли она свое лидерство в плане освоения космоса. К сожалению, проанализировав финансирование космических программ в разных странах, пришел к выводу, что Россия начинает терять свои позиции в изучение  космоса. Причина: недостаточное  финансирование космических программ.(см. Приложения)

     Космонавтика является областью, где представлены высшие достижения научно-технического прогресса. Полным циклом по производству аппаратов для пилотируемых полетов, а также возможностью их запуска владеют лишь 3 страны - США, Росси лишь 3  и с недавних пор Китай. У России есть большой потенциал вернуть себе первенство в освоении космоса

     Хотелось бы, чтобы в будущем про нашу страну  говорили: Россия оказывает самое значительное влияние на будущее человечества, что партнерство и взаимодействие с Россией более привлекательно, чем с кем–либо, и что Россия лучше всех предоставляет высокотехнологические товары и услуги. Очень хочется верить в это, но для этого необходимо первыми осуществить межпланетный пилотируемый полет.

ЛИТЕРАТУРА

Эльясберг П. Е «Введение в теорию полета искусственных спутников Земли».

З. Зенгер «К механике фотонных ракет»

Большая Советская энциклопедия

Журнал «Популярная механика»

Корлисс У. Р. «Ракетные двигатели для космических полетов»

Гильзин К. А. «Электрические межпланетные корабли»

Бассард Р. В., Де-Лауэр Р. Д. «Ракета с атомным двигателем»

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение №1

Финансирование космических программ в России

Приложение №2

Финансирование космических программ в 2007 году разными странами

Приложение №3

Виды ракетных двигателей