Насамперед ХХ століття було саме космічним навіть з огляду на великі прориви в галузях природничих наук, медицини та інженерії. Створення надпотужних ракет на рідинному паливі дозволило подолати гравітацію та вивести на орбіту перші штучні супутники, організувати висадку людей на Місяць. А до кінця сторіччя 16 країн спільними зусиллями збудували справжнє інженерне диво на орбіті — Міжнародну космічну станцію (МКС). Сьогодні згадаємо найважливіші за минулі 100 років події, які сприяли розвитку космосу.
Відірватися від Землі: “Спутник-1”
Плани вивести штучний супутник на орбіту Землі з’явилися, щойно були винайдені перші концепти ракет на рідинному паливі. Втім, попри те, що першу подібну ракету створили ще 1926 року (ракета конструкції Годдарда), для того аби вивести корисне навантаження на орбіту, інженерам спочатку треба було вирішити цілу низку технічно складних завдань:
- Висока швидкість ракети-носія. Для подолання сили земного тяжіння ракета, що стартує із Землі, мала розвинути швидкість ≈7,91 км/с (перша космічна швидкість). Це вимагало наявності як потужного ракетного двигуна, так і величезного запасу палива.
- Висотний поріг. Для того щоб супутник міг курсувати на орбіті, його слід вивести на таку висоту, де опір земної атмосфери має на нього мінімальний вплив. І хоча космічний простір починався з лінії Кармана (100 км над Землею), розрахунки демонстрували, що атмосфера планети чинитиме опір навіть в умовах низької навколоземної орбіти (400 км).
- Композитні матеріали. Це стосувалося як ракети, на якій апарат буде запущений у космос, так і самого корисного навантаження, яке мало бути настільки міцним, щоб витримати перевантаження, які виникали при запуску.
- Зворотній зв’язок. Штучний супутник слід було забезпечити радіопередавачем, досить сильним, щоб його сигнал можна було засікти із Землі, коли супутник пролітатиме орбітою. Це дозволило б будь-якій людині, яка має навіть найпростіше радіообладнання, переконатися, що об’єкт дійсно досяг орбіти.
За вирішення цих технічних завдань у СРСР взявся талановитий український ракетобудівник Сергій Корольов. Разом із командою космічних інженерів він розпочав роботу над першим рукотворним космічним апаратом, якому судилося потрапити на орбіту — “Спутник-1” (розроблявся під кодовою назвою ПС-1).
Сферичний корпус товщиною лише 2 мм був виконаний з алюмінієво-магнієвого сплаву, а діаметр апарата становив 58 см. На одній стороні зовнішнього корпуса “Спутник-1” розташовувалися чотири антени зі штуцерами гермовводів, що забезпечили навколо нього рівномірну площу покриття радіосигналом. Усередині зонда розміщалися радіопередавач ПС-1, комутаційний пристрій бортової автоматики та набір електрохімічних джерел живлення.
Для запуску супутника обрали модифіковану версію міжконтинентальної балістичної Р-7, однієї з перших бойових ракет СРСР. Перероблена під космічний запуск ракета теж отримала назву “Спутник”. Вона складалася з двох ступенів: перший оснащувався чотирма розгінними блоками на маршових двигунах РД-107, а другий був представлений лише одним силовим блоком, що працював на киснево-гасовому рідинному двигуні РД-108.
Історичний для світу пуск відбувся 4 жовтня 1957 року. Через 314,5 секунди після запуску “Спутник-1” відокремився від другого ступеня ракети-носія і передав на Землю перший радіопривіт, сигналізуючи про успіх своєї орбітальної місії. Найвіддаленіша від Землі його точка орбіти (апогей) становила 939 км, а найближча (перигей) — 230 км над Землею. Апарат міг здійснювати повний виток навколо нашої планети лише за 96 хвилин. “Спутник-1” пропрацював до січня 1958 року, після чого його орбіта прогнозовано погіршилася, зрештою він згорів у верхніх шарах земної атмосфери.
Ця місія стала початком відліку епохи практичного дослідження космосу, яке до того моменту обмежувалося лише астрономічними спостереженнями з Землі. Сильний радіосигнал, який транслював “Спутник-1”, пролітаючи над планетою, можна було зловити навіть за допомогою звичайних домашніх радіоприймачів.
Успіх першого радянського супутника став справжнім шоком для американського суспільства. Оглядач New York Herald Tribune Волтер Ліппман вибухнув гнівною публіцистикою за півтора місяця після запуску “Спутника-1”. У колонці він оцінював перспективи тріумфу радянського космосу для Америки та її мешканців, а також намагався загострити увагу на проблемі консолідації американського суспільства задля досягнення нових космічних звершень. 1958 року за свою тверду позицію Волтер Ліппман був удостоєний спеціального призу Пулітцерівської премії.
І хоча американський президент Двайт Айзенгавер прагнув нівелювати важливість запуску радянського супутника, саме ця подія, що супроводжувалася подальшим розгромом в американській пресі, спонукала голову Білого дому збільшити фінансування американського космосу. Позитивний досвід, якого досяг радянський космос, підштовхнув американців до розвитку власної космічної програми, яка лише за 10 років дозволила випередити СРСР вже у місячних перегонах.
Saturn V, Apollo та місячний тріумф
Космічні перегони між США та СРСР набирали обертів. І після успішного запуску в космос першої людини Юрія Гагаріна (12.04.1961), який також здійснив СРСР, американський уряд пішов ва-банк, заявивши про своє бажання відправити перших людей на Місяць. Багато в чому сприятливим був прихід 1960 року на пост президента США Джона Кеннеді. У 1961-му, під час свого виступу в Конгресі, Кеннеді дав американцям заманливу обіцянку — до кінця десятиліття відправити на Місяць пілотовану місію, а потім повернути астронавтів на Землю. США отримали амбітну мету, яка пізніше перетворилася на справжню національну ідею: обігнати комуністів і стати найпередовішою космічною державою у світі.
Для реалізації цих цілей у NASA затверджується місячна програма Apollo, названа на честь давньогрецького бога світла. Аналогічно агентство назвало і пілотований тримісний космічний корабель, який мав доправити американських астронавтів до орбіти Місяця. Загалом космічна програма Apollo тривала 11 років (з 1961 до 1972-го), за які США провели 11 успішних космічних запусків. Найважливішою стала місія Apollo 11, в межах якої на поверхню Місяця вперше ступили два американські астронавти: Ніл Армстронг і Едвін Базз Олдрін. Ще один член екіпажу, астронавт Майкл Коллінз, не брав участі в місячній висадці та очікував повернення двох інших членів команди на борту Apollo, що рухався місячною орбітою.
Щоб доправити космічний корабель із трьома астронавтами на борту до єдиного природного супутника Землі, використовувалася надважка триступенева ракета-носій американського виробництва — Saturn V. Вона була розроблена командою під керівництвом німецького ракетобудівника Вернера фон Брауна, відповідального за створення першої балістичної ракети “Фау-2”. Вчений, який пережив Другу світову війну, був вивезений до США, де погодився брати участь в американській космічній програмі, що переслідувала вже мирні цілі.
На сьогодні Saturn V, як і раніше, залишається найбільшою вантажопідйомною ракетою у світі
Пуск Saturn V відбувся штатно, 16 липня о 9:32 (EST), зі стартового майданчика 39A Космічного центру Кеннеді, Флорида. За прямою трансляцією спостерігало близько 25 млн людей з усього світу. Після поетапного відділення всіх трьох основних ступенів Saturn V космічний корабель Apollo, який ніс на своєму борті посадковий місячний модуль (LM), взяв курс до орбіти Місяця. Подорож тривала чотири дні, після чого Армстронг і Олдрін перемістилися в місячний модуль, що на 13-му витку Apollo навколо Місяця відокремився від космічного корабля і попрямував до зближення з поверхнею супутника. Відразу після розстикування місячному модулю було присвоєно позивний “Орел”, а Apollo, що залишився на орбіті, назвали “Колумбія”.
Відхилившись дещо на захід від передбачуваного місця посадки, 20 липня 1969 року “Орел” здійснив м’яку посадку, відразу після чого астронавти розпочали планову двогодинну підготовку до виходу на поверхню Місяця. Першим ступити на дрібнозернистий місячний ґрунт належало Нілу Армстронгу. Його спуск командами коригував Едвін Олдрін з кабіни місячного модуля.
Загалом Армстронг і Олдрін провели на Місяці 21 годину 36 хвилин, а їхній вихід на місячну поверхню тривав трохи більше двох з половиною годин. За цей час екіпаж LM зняв значну кількість фото та відеоматеріалів, зібрав близько 22 кг місячної породи для доставки на Землю, і навіть встановив на поверхні Місяця зірково-смугастий прапор (який, на жаль, був повалений реактивним струменем від двигуна “Орла” в момент його зльоту). Після виходу на поверхню Місяця та успішного повернення в LM у його екіпажу було планове семигодинне вікно для сну. Однак, як пізніше визнавали обидва астронавти, через хвилювання їм навряд чи вдалося навіть подрімати.
Двигун підйомного ступеня місячного модуля запрацював планово на 124-й годині та 22-й хвилині місії Apollo 11 і почав плавний підйом “Орла” для його подальшого стикування з “Колумбією” та повернення на Землю. Через годину після зльоту Армстронг активував двигуни системи орієнтації, внаслідок чого обидва космічні апарати наблизилися один до одного на відстань у 30 м. Процедуру стикування в ручному режимі проводив Коллінз, який увесь цей час залишався на борту “Колумбії”. Йому вдалося стабілізувати сильне кругове обертання апаратів один щодо іншого, яке почалося після включення “Орлом” маневрених двигунів, відповідальних за стабілізацію просторової орієнтації. Після стикування всі троє членів екіпажу Apollo возз’єдналися в командному модулі, далі почалася їхня чотириденна подорож на Землю. На зворотному шляху астронавти дізналися, що в день їхнього відбуття з земного супутника там зазнала аварії радянська місячна платформа “Луна-15” — останній ілюзорний шанс СРСР довести свою першість у місячних перегонах.
Джерело: NASA
Американський місячний тріумф 1969-го став кульмінацією восьми років тривалої роботи, яка почалася в 1961-му, після виступу Дж. Ф. Кеннеді в Конгресі. Загалом до місячного проєкту було залучено близько 300 000 жителів США, які взяли участь у різних етапах підготовки та реалізації місії.
Мабуть, не було ще в історії ХХ століття події, що згуртувала б американську націю сильніше, ніж це вдалося легендарній місії Apollo 11. Однак до кінця сторіччя на черзі у світової космонавтики з’явився проєкт, навколо реалізації якого згуртувався вже цілий світ.
Восьме чудо світу: МКС
Відразу після запуску першого штучного супутника на орбіту у людства почали з’являтися плани щодо будівництва майбутньої орбітальної станції, яка б стала постійним науково-дослідним хабом для всіх країн, що досягли орбіти. Коли до кінця 1970-х років у США були розроблені перші багаторазові транспортні космічні шатли, плани систематичного запуску астронавтів на орбіту стали більш реалістичними. Залишилося вирішити питання, де саме на орбіті вони базуватимуться.
1984 року США, Канада, країни Європи та Японія озвучили свої перші наміри щодо створення міжнародної орбітальної станції, яка могла б протягом десятиліть розміщувати екіпажі космічних місій, періодично проводячи їхню ротацію. Плани були амбітні, проте вже до кінця 1980-х стало очевидним, що вартість проєкту космічної станції (яка мала називатися Freedom) значно перевищує заявлені бюджети.
Аби не згортати грандіозне будівництво, вирішили підключити до створення орбітальної станції демократичну Росію, яка нещодавно знову з’явилася на політичній мапі Європи. У росіян був досвід розробки подібних споруд, адже 1971 року СРСР уже виводив на орбіту космічну станцію “Салют” (кінець експлуатації: 1991-й), а в 1986-му розгорнув орбітальну станцію “Мир” (що пропрацювала до 2001-го). Росія була офіційно підключена до проєкту в березні 1993 року, після чого стартували будівельні роботи з виробництва основних модулів МКС — саме тоді було запропоновано назву станції.
Важливим нововведенням при будівництві стала інтеграція системи стикування “Мир — Шатл”, яка дозволяла американським транспортним шатлам здійснювати стикування з російським орбітальним модулем “Мир”. США зі свого боку дали згоду на участь російських космонавтів у складі екіпажів місій американських шатлів.
Каркас станції склали запущений 20 жовтня 1998 року російський модуль “Заря” та американський Unity, що пристикувався до першого модуля у грудні. Приймати екіпажі астронавтів на борт МКС змогла після встановлення свого третього модуля — “Звезда”, стикування з яким відбулося влітку 2000 року. Цей модуль уможливив довготривале перебування на станції екіпажу до трьох осіб. Наступні 11 років стали плідними у будівництві станції — тоді її площа розширилася майже до 1 кв. км.
МКС — технічно живий механізм, що постійно розвивається, його будівництво триває й досі. На сьогодні станція складається з 16 модулів (останній модуль “Наука” пристикувався до неї 2021 року) і може розміщати на своєму борті одночасно до семи членів екіпажу. Енергетична потужність МКС дорівнює 1000 КВт, що виробляються системою із сонячних панелей, розташованих назовні. На станції є навіть власна технічна ферма площею трохи більше 100 м, на якій містяться всі основні засоби харчування та управління, а також системи зв’язку та радіотелеметрії.
Пріоритетним, як і раніше, залишається внесок МКС у розвиток астрономії та розуміння космосу. Експерименти в умовах мікрогравітації, астробіологія та вивчення особливостей людського організму під час невагомості, метеорологія та астрофізика — за понад 20 років функціонування станції на її території було проведено більше 3000 наукових експериментів. Ця кількість очевидно зросте, оскільки нещодавно термін служби орбітальної станції було продовжено до 2030 року.
Космічна ера, що почалася з запеклих перегонів, кожен учасник яких будь-що прагнув випередити іншого, наприкінці ХХ століття нарешті стала тим, про що мріяли космологи і футурологи ХІХ сторіччя — областю планетарного розвитку та співробітництва. І МКС у цій історії виступила головним втіленням такого всесвітнього єднання.
