Мар 30

Общие требования и предположения

При полетах человека в космос нужно строго разграничивать время, проводимое космонавтами на борту корабля, и время, проводимое ими на постоянных или временных базах на Луне и планетах. Необходимость разграничения становится ясной, если обратить внимание на продолжительность полета с Земли до других планет (рис. 4). Даже при переходных орбитах Хомана с минимальной затратой энергии на полет с Земли к Меркурию, Марсу или Венере понадобится от 100 до 300 дней. Однако при увеличении скорости вывода космического корабля (КК) на орбиту полетное время значительно уменьшается. Например, при скорости вывода 30 или 45 км/сек время полета на Венеру сократится соответственно до 15 или 10 дней, а на Марс – до одного месяца. При минимальной же затрате энергии для полета к Марсу понадобится 9 месяцев и столько же на возвращение. Причем такой полет может быть осуществлен раз в 26 месяцев. Если исходить из скорости полета КК 30 км/сек, то полет к Марсу займет 1 месяц, а при скорости 60 км/сек минимальное время составит уже около 2недель. Это означает, что требования к системам жизнеобеспечения (СЖО) космического корабля будут отличаться от требований, предъявляемых к СЖО постоянных лунных или планетных баз. Пребывание людей на базе, вероятно, окажется весьма продолжительным.

В первых исследовательских полетах на Луну и ближайшие планеты кабина КК может быть использована в качестве временной базы. Когда такие космические полеты станут обычными, на Луне и планетах построят постоянные базы, в которых космонавты будут находиться до возвращения.

Рис. 4. Минимальное время полета до некоторых планет

Там они смогут либо пополнять расходуемые материалы СЖО космического корабля, либо восстанавливать их путем регенерации. Таким образом, к 1975 г. СЖО космических кораблей смогут нормально функционировать в течение месяца, но срок службы, очевидно, никогда не превысит 100 дней. Эти предположения, конечно, основываются на мощности ракет-носителей, которые могут быть обеспечены в период 1960–1975 гг. В табл. 1 приведен перечень намечаемых космических полетов с человеком на борту на этот период. Таблица основывается главным образом на планах НАСА. Конечно, они будут изменяться, но такой перечень может послужить основой для дальнейшей разработки СЖО.

Если иметь в виду ракеты-носители сегодняшнего дня или ближайшего будущего, т. е. ракеты на химическом топливе, то пилотируемые межпланетные полеты практически неосуществимы, т. к. отношение общего веса к полезной нагрузке недопустимо велико. Так, например, для полета на Луну и возвращения на Землю, имея в виду преодоление сопротивления атмосферы и скорость вывода на орбиту 18 км/сек, у современной трехступенчатой ракеты на жидком топливе с удельным импульсом 275 сек отношение общего веса к полезной нагрузке составит 5000. С увеличением удельного импульса до 425 сек при использовании высокого энергетического жидкого топлива это отношение будет равно приблизительно 100. Полеты на Луну или планеты осуществимы до 1975 г. только в том случае, если станет возможным использование ядерной энергии.

Одноступенчатая ракета-носитель на ядерном топливе с удельным импульсом 1000 сек (что вполне соответствует расчетным характеристикам такой системы) позволит увеличить вес полезной нагрузки при полете на Луну в 10 раз.

Таблица 1

Программа космических полетов с человеком на борту на 1960–1975 гг.

1960

Полеты по баллистической траектории самолета «Х.45» и КК «Меркурий».

1961

Орбитальные полеты космонавтов на КК «Меркурий».

1964

Орбитральные станции с экипажем 2–3 человека; испытания в космосе ракет с ядерными двигателями.

1966

Крупная космическая лаборатория на околоземной орбите.

1967

Управляемый космический корабль для облета Луны. Управляемые космические корабли для военных целей.

1968

Управляемая многоцелевая космическая станция, используемая в качестве стартовой площадки для полета к Луне больших  космических кораблей на химическом топливе, или прямые полеты на Луну космических кораблей на ядерном топливе.

1969

Полет космонавтов на Луну и возвращение на Землю. Полеты человека в космическое пространство за пределы Луны.

1970–1975

Обитаемая лунная база. Полеты человека на ближайшие планеты с применением) мощных ракет-носителей с ядерными двигателями.

Характеристики ракеты-носителя на ядерном топливе приведены на рис. 5. Отношение веса ракеты-носителя к весу полезной нагрузки представлено в функции скорости вывода на орбиту для удельных импульсов 1000 и 2000 сек, исходя из веса конструкции, который может быть достигнут для этого класса ракет-носителей. Приемлемые скорости для лунных и межпланетных полетов можно достичь при отношении общего веса ракеты-носителя к весу полезной нагрузки, равном 10–20. Очевидно, для осуществления межпланетных полетов с большой полезной нагрузкой необходимо будет применять ядерные реакторы в качестве источника тепла для создания мощных ракет-носителей, а также электрические силовые установки. При ускоренном развитии ядерных энергетических установок планы, приведенные в табл. 1, могут быть выполнены раньше.

Рис. 5. Характеристики космического корабля

Независимо от скорости полета космических кораблей необходимо всегда учитывать синодический период обращения планет, т. е. время, когда данная планета находится на минимальном расстоянии от Земли, что значительно сокращает длительность полета до планет. Хотя полеты к планетам могут стать весьма кратковременными, все равно понадобится система промежуточных баз снабжения, если есть необходимость свести к минимуму мощность ракеты-носителя. Планируя полеты на Марс, следует учитывать, что наименьшие энергетические затраты могут быть в период максимального сближения планеты с Землей, который повторяется каждые 780 дней. При скорости полета 21–24 км/сек полет к Марсу займет 4 – 6 месяцев. При скорости 45 км/сек время полета в период максимального удаления Марса составит около 4 месяцев, тогда как при максимальном сближении – около 3 недель. Разумно предположить, что программы межпланетных полетов будут предусматривать как кратковременные полеты с участием человека, так и более длительные полеты больших транспортных кораблей, вероятно, без участия человека. В последних энергозатраты меньше и, следовательно, они будут дешевле.

Космический корабль с ядерным двигателем, обладающим большой силой тяги, сделает возможным повторное использование космических кораблей. Конструкторы фирмы Дуглас рассчитывают добиться умеренных эксплуатационных расходов межпланетных космических кораблей путем применения транспортных кораблей многократного действия (Reusable Interplanetary Transport Approach – сокращенно RITA). Соответственно этой идее и СЖО должна быть спроектирована для повторного использования с соблюдением таких условий, как простота, надежность, гибкость использования, удобства в эксплуатации и простота ремонта, безопасность.

Похожие статьи:

  1. Идея создания межпланетных кораблей многократного действия Изучение управляемых космических кораблей с ядерным ракетным двигателем показало возможность...
  2. Космический корабль «АПОЛЛОН» Программа «Аполлон» «АПОЛЛОН» ПРОГРАММА «АПОЛЛОН» США Тип. Пилотируемый трехместный космический корабль. Назначение....
  3. Устойчивость человека к ускорениям и критерии ее оценки Оценка устойчивости организма к действию ускорений зависит от характера выбранного...

автор admin



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.