Главным образом ХХ век был именно космическим даже несмотря на великие прорывы в области естественных наук, медицины и инженерии. Создание сверхмощных ракет на жидкостном топливе позволило преодолеть гравитацию и вывести на орбиту первые искусственные спутники, организовать высадку людей на Луну. А к концу столетия 16 стран совместными усилиями построили настоящее инженерное чудо на орбите — Международную космическую станцию (МКС). Сегодня вспоминаем самые важные за прошедшие 100 лет события, способствовавшие развитию космоса.
Оторваться от Земли: «Спутник-1»
Планы вывести искусственный спутник на орбиту Земли появились сразу же после того, как были изобретены первые концепты ракет на жидкостном топливе. Впрочем, несмотря на то, что первую подобную ракету создали еще в 1926 году (ракета конструкции Годдарда), чтобы вывести полезную нагрузку на орбиту, инженерам сперва предстояло решить целый ряд технически сложных задач:
- Высокая скорость ракеты-носителя. Для преодоления силы земного притяжения ракета, стартующая с Земли, должна была развить скорость ≈7,91 км/с (первая космическая скорость). Это требовало наличия как мощного ракетного двигателя, так и огромного запаса топлива.
- Высотный порог. Для того чтобы спутник мог курсировать по орбите, его следует вывести на такую высоту, где сопротивление земной атмосферы имеет на него минимальное воздействие. Несмотря на то, что космическое пространство начиналось с линии Кармана (100 км над Землей), расчеты демонстрировали, что атмосфера планеты будет оказывать на аппарат сопротивление даже в условиях низкой околоземной орбиты (400 км).
- Композитные материалы. Это касалось как ракеты, на которой аппарат будет запущен в космос, так и самой полезной нагрузки, которой следовало быть настолько крепкой, чтобы выдержать перегрузки, возникающие при запуске.
- Обратная связь. Искусственный спутник необходимо было снабдить радиопередатчиком, достаточно сильным, чтобы его сигнал можно было засечь с Земли, когда спутник будет пролетать по орбите. Это позволило бы любому человеку, обладающему даже самым простым радиооборудованием, убедиться, что объект действительно достиг орбиты.
За решение этих технических задач в СССР взялся талантливый украинский ракетостроитель — Сергей Королев. Вместе с командой космических инженеров он приступил к работе над первым рукотворным космическим аппаратом, которому суждено было попасть на орбиту — «Спутник-1» (разрабатывался под кодовым названием ПС-1).
Сферический корпус толщиной всего 2 мм был выполнен из алюминиево-магниевого сплава, а диаметр аппарата составлял 58 см. На одной стороне внешнего корпуса «Спутника-1» располагались четыре антенны со штуцерами гермовводов, обеспечивших вокруг него равномерную площадь покрытия радиосигналом. Внутри зонда размещались радиопередатчик ПС-1, коммутирующее устройство бортовой автоматики и набор электрохимических источников питания.
Для запуска «Спутника-1» была выбрана модифицированная версия межконтинентальной баллистической Р-7, одной из первых боевых ракет СССР. Переработанная под космический запуск, ракета тоже получила название «Спутник». Она состояла из двух ступеней: первая оснащалась четырьмя разгонными блоками на маршевых двигателях РД-107, а вторая была представлена только одним силовым блоком, работающим на кислородно-керосиновом жидкостном двигателе РД-108.
Исторический для мира пуск состоялся 4 октября 1957 года. Спустя 314,5 секунды после запуска «Спутник-1» отделился от второй ступени ракеты-носителя и передал на Землю первый радиопривет, сигнализируя об успехе своей орбитальной миссии. Самая удаленная от Земли его точка орбиты (апогей) составила 939 км, а самая ближняя (перигей) — 230 км над Землей. Аппарат мог совершать полный виток вокруг нашей планеты всего за 96 минут. «Спутник-1» проработал до января 1958 года, после чего его орбита прогнозируемо ухудшилась, в результате чего он сгорел в верхних слоях земной атмосферы.
Данная миссия стала началом отсчета эры практического исследования космоса, которое до этого момента ограничивалось лишь астрономическими наблюдениями с Земли. Сильный радиосигнал, который транслировал «Спутник-1», пролетая над планетой, можно было поймать даже с помощью обычных домашних радиоприемников.
Успех первого советского спутника стал настоящим шоком для американского общества. Обозреватель New York Herald Tribune Уолтер Липпман разразился гневной публицистикой спустя полтора месяца после запуска «Спутника-1». В колонке он оценивал перспективы триумфа советского космоса для Америки и ее жителей, а также старался заострить внимание на проблеме консолидации американского общества для достижения новых космических свершений. В 1958 году за свою твердую позицию Уолтер Липпман был удостоен специального приза Пулитцеровской премии.
И хотя американский президент Дуайт Эйзенхауэр пытался нивелировать важность запуска советского спутника, именно это событие, сопровождавшееся последующим разгромом в американской прессе, побудило главу Белого дома увеличить финансирование американского космоса. Положительный опыт, которого достиг советский космос, подтолкнул американцев к развитию собственной космической программы, которая спустя всего 10 лет позволила опередить СССР уже в лунной гонке.
Saturn V, Apollo и лунный триумф
Космическая гонка между США и СССР набирала обороты. И после успешного запуска в космос первого человека Юрия Гагарина (12.04.1961), который также был осуществлен СССР, американское правительство пошло ва-банк, заявив о своем желании отправить первых людей на Луну. Во многом этому способствовал приход в 1960 году на пост президента США Джона Кеннеди. В 1961-м, во время своего выступления в Конгрессе, Кеннеди дал американцам заманчивое обещание — к концу десятилетия отправить на Луну пилотируемую миссию и затем вернуть астронавтов на Землю. США получили амбициозную цель, которая позже превратилась в настоящую национальную идею: обогнать коммунистов и стать самой передовой космической державой в мире.
Для реализации этих целей в NASA утверждается лунная программа Apollo, названная в честь древнегреческого бога света. Аналогичное название агентство присвоило и пилотируемому трехместному космическому кораблю, который должен был доставить американских астронавтов к орбите Луны. В общей сложности космическая программа Apollo продлилась 11 лет (с 1961 по 1972 год), за которые США провели 11 успешных космических запусков. Самой важной стала миссия Apollo 11, в рамках которой на поверхность Луны впервые ступили два американских астронавта: Нил Армстронг и Эдвин Базз Олдрин. Еще один член экипажа, астронавт Майкл Коллинз, не принимал участия в лунной высадке и ожидал возвращения двух других членов команды на борту Apollo, двигавшегося по лунной орбите.
Для того чтобы доставить космический корабль с тремя астронавтами на борту к единственному естественному спутнику Земли, использовалась сверхтяжелая трехступенчатая ракета-носитель американского производства — Saturn V. Она была разработана командой под руководством немецкого ракетостроителя Вернера фон Брауна, ответственного за создание первой баллистической ракеты «Фау-2». Переживший Вторую мировую войну, ученый был вывезен в США, где согласился участвовать в американской космической программе, преследовавшей уже мирные цели.
На сегодняшний день Saturn V по-прежнему остается наибольшей грузоподъемной ракетой в мире
Пуск Saturn V произошел штатно, 16 июля в 9:32 (EST), со стартовой площадки 39A Космического центра Кеннеди, Флорида. За прямой трансляцией наблюдало порядка 25 млн человек со всего мира. После поэтапного отделения всех трех основных ступеней Saturn V космический корабль Apollo, несший на своем борту посадочный лунный модуль (LM), взял курс к орбите Луны. Путешествие заняло четыре дня, по прошествии которых Армстронг и Олдрин переместились в лунный модуль, на 13-м витке Apollo вокруг Луны отделившийся от космического корабля и устремившийся к сближению с поверхностью спутника. Сразу после расстыковки лунному модулю был присвоен позывной «Орел», а оставшемуся на орбите Apollo — «Колумбия».
Отклонившись несколько западнее от предполагаемого места посадки, 20 июля 1969 года «Орел» совершил мягкую посадку, сразу после чего астронавты начали плановую двухчасовую подготовку к выходу на поверхность Луны. Первым ступить на мелкозернистый лунный грунт предстояло Нилу Армстронгу. Его спуск командами корректировал Эдвин Олдрин из кабины лунного модуля.
В общей сложности Армстронг и Олдрин провели на Луне 21 час 36 минут, а их выход на лунную поверхность продлился чуть более двух с половиной часов. За это время экипаж LM отснял внушительное количество фото и видеоматериала, собрал около 22 кг лунной породы для доставки на Землю, и даже установил на поверхности Луны звездно-полосатый флаг (который, к сожалению, был повален реактивной струей от двигателя «Орла» в момент его взлета). После выхода на поверхность Луны и успешного возврата в LM у его экипажа было плановое семичасовое окно для сна. Однако, как позже признавались оба астронавта, из-за волнения им едва ли удалось даже вздремнуть.
Двигатель подъемной ступени лунного модуля заработал планово на 124-м часе и 22-й минуте миссии Apollo 11 и начал плавный подъем «Орла» для его последующей стыковки с «Колумбией» и возврата на Землю. Спустя час после взлета Армстронг активировал двигатели системы ориентации, в результате чего оба космических аппарата приблизились друг к другу на расстояние в 30 м. Процедуру стыковки в ручном режиме проводил Коллинз, который все это время оставался на борту «Колумбии». Ему удалось стабилизировать сильное круговое вращение аппаратов относительно друг друга, возникшее после включения «Орлом» маневренных двигателей, отвечающих за стабилизацию пространственной ориентации. После стыковки все три члена экипажа Apollo воссоединились в командном модуле, далее началось их четырехдневное путешествие на Землю. На обратной дороге астронавты узнали, что в день их отбытия с земного спутника крушение там потерпела советская лунная платформа «Луна-15» — последний иллюзорный шанс СССР доказать свое первенство в лунной гонке.
Источник: NASA
Американский лунный триумф 1969 года стал кульминацией восьми лет продолжительной работы, которая началась в 1961-м, после выступления Дж. Ф. Кеннеди в Конгрессе. В общей сложности в лунный проект были привлечены порядка 300 000 жителей США, принявших участие в различных этапах подготовки и реализации миссии.
Пожалуй, не было еще в истории ХХ века события, сплотившего американскую нацию сильнее, чем это удалось легендарной лунной миссии Apollo 11. Однако к концу столетия на очереди у мировой космонавтики появился проект, вокруг реализации которого сплотился уже целый мир.
Восьмое чудо света: МКС
Сразу же после запуска первого искусственного спутника на орбиту у человечества начали появляться планы касательно постройки будущей орбитальной станции, которая могла бы стать постоянным научно-исследовательским хабом для всех стран, достигших орбиты. Когда к концу 1970-х годов в США были разработаны первые многоразовые транспортные космические шаттлы, планы по систематическому запуску астронавтов на орбиту стали более реалистичными. Осталось только решить вопрос, где именно на орбите они будут базироваться.
В 1984 году США, Канада, страны Европы и Япония озвучили свои первые намерения о создании международной орбитальной станции, которая могла бы десятилетиями размещать экипажи космических миссий, периодически проводя их ротацию. Планы были амбициозные, однако уже к концу 1980-х стало очевидно, что стоимость проекта космической станции (которая должна была называться Freedom) значительно превышает заявленные бюджеты.
Чтобы не сворачивать грандиозное строительство, решили подключить к созданию орбитальной станции недавно вновь появившуюся на политической карте Европы демократическую Россию. У россиян был опыт разработки подобных сооружений, так как в 1971 году СССР уже выводил на орбиту космическую станцию «Салют» (конец эксплуатации: 1991 год), а в 1986-м развернул орбитальную станцию «Мир» (проработавшую до 2001-го). Россия была официально подключена к проекту в марте 1993 года, после чего стартовали строительные работы по производству основных модулей МКС — именно тогда и было предложено название станции.
Важным нововведением при строительстве стала интеграция стыковочной системы «Мир — Шаттл», которая позволяла американским транспортным шаттлам осуществлять стыковку с российским орбитальным модулем «Мир». США со своей стороны дали согласие на участие российских космонавтов в составе экипажей миссий американских шаттлов.
Каркас станции составили запущенный 20 октября 1998 года российский модуль «Заря» и американский Unity, пристыковавшийся к первому модулю в декабре. Принимать экипажи астронавтов на борт МКС смогла после установки своего третьего модуля — «Звезда», стыковка с которым была осуществлена летом 2000 года. Данный модуль сделал возможным долговременное пребывание на станции экипажа до трех человек. Последующие 11 лет стали самыми плодотворными в строительстве станции — тогда ее площадь расширилась почти до 1 кв. км.
МКС — технически живой и постоянно развивающийся механизм, строительство которого продолжается до сих пор. На сегодняшний день станция состоит из 16 модулей (последний модуль «Наука» пристыковался к ней в 2021 году) и может размещать на своем борту одновременно до семи членов экипажа. Энергетическая мощность МКС равна 1000 КВт, вырабатываемых системой из солнечных панелей, расположенных с внешней ее стороны. На станции имеется даже собственная техническая ферма площадью чуть более 100 м, на которой содержатся все основные средства питания и управления, а также системы связи и радиотелеметрии.
Приоритетным по-прежнему остается вклад МКС в развитие астрономии и понимание космоса. Эксперименты в условиях микрогравитации, астробиология и изучение особенностей человеческого организма во время невесомости, метеорология и астрофизика — за более чем 20 лет функционирования станции на ее территории были проведены свыше 3000 научных экспериментов. Это число очевидно возрастет, поскольку недавно срок службы орбитальной станции был продлен до 2030 года.
Начавшаяся с ожесточенной гонки, каждый участник которой во что бы то ни стало стремился опередить другого, к концу ХХ века космическая эра наконец стала тем, о чем грезили космологи и футурологи ХІХ столетия — областью планетарного развития и сотрудничества. И МКС в этой истории выступила главным воплощением такого всемирного единения.
