Человек всегда хочет узнавать неведомое и познавать что-то новое, а так как космос еще не сильно изучен, то он остаётся одним из главных и ключевых направлений в научных исследованиях и развитии человечества.
Авиация и космос тесно взаимосвязаны между собой, поэтому на сегодняшний день многие из технологий и навыков, разработанные и использованные в авиации, также применяются в развитии космической отрасли.
Цель работы заключается в изучении роли авиации в освоении космоса.
На раннем этапе развития авиации существовали проекты создания многоразовых летательных аппаратов, способных летать как в атмосфере, так и в космическом пространстве. Например, аппарат Цандера или Бомбардировщик Зенгера.
В 1921 году Фридрих Цандер стал работать над своим проектом крылатого аппарата с поршневым двигателем для создания тяги у земли и ракетным для движения на высоте. Для ускорения в космосе предусматривался солнечный парус. Проект в 1927 году был представлен на Первой мировой выставке межпланетных аппаратов и механизмов.
Бомбардировщик Зенгера
После окончания Второй мировой войны стали доступны работы, которые проводил в Германии конструктор Ойген Зенгер по созданию орбитального бомбардировщика «Серебряная птица». Он предназначался для бомбовых ударов по США. Аппарат должен был стартовать по эстакаде на ракетных салазках. После взлета включался с главный ракетный двигатель для выведения аппарата на высоту 145 км.
В 1957 году в США началась разработка пилотируемого крылатого аппарата «Дайнасор», вводимый в ракету «Титан», но работы были прекращены в 1963 году
12 апреля 1961 года человек впервые покорил космос. Юрий Гагарин, пролетевший на корабле "Восток" вокруг Земли в течение 108 минут, неописуемо расширил границы возможностей для всего человечества, открыв новую эру в исследовании пространства за пределами нашей планеты.
Отбор первых отечественных космонавтов, включая Юрия Гагарина, был проведен среди военных летчиков. Это решение было принято, основываясь на том, что летчики самолетов-истребителей сталкиваются с условиями, наиболее близкими к тем, которые испытывают космонавты во время космических полётов, как в психологическом, так и в физическом плане. И по сей день многие российские космонавты получают подготовку именно в воздушно-космических частях.
Авиационная индустрия всегда оставалась важным партнером ракетно-космической промышленности в России. Некоторые из самых известных российских инженеров и конструкторов начинали свою карьеру в авиации. Сергей Королев, основной конструктор ракетно-космических систем, получил образование в авиационном отделении МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Институт им. М.М. Громова внес значительный вклад в разработку средств индикации и оборудования для рабочего места космонавта, уникальным примером которого является создание первого тренажера кабины космического корабля "Восток" под руководством Сергея Даревского в 1960 году. Тренажер предоставлял возможность имитировать космический полет и был использован для обучения и прохождения экзаменов первыми отечественными космонавтами.
Создание и применение авиационно-космических систем (АКС) является наиболее сложной областью использования авиации в освоении космоса. В качестве АКС будем рассматривать систему, состоящую из многоразового орбитального крылатого летательного аппарата самолётной схемы и средств его выведение в космос.
Авиационные конструкторы, работавшие в ОКБ Микояна, были задействованы во всех отечественных авиакосмических проектах. В период с 1960-х до начала 1970-х годов они проводили разработку воздушно-космической системы под названием "Спираль". Эта система включала орбитальный самолет с ракетной ступенью и гиперзвуковой самолет-разгонщик.
Основные специалисты, занятые на проекте "Спираль", позднее были переведены из ОКБ Микояна в принадлежащее государству научно-производственное объединение "Молния". Именно здесь был разработан космический корабль "Буран", предназначенный для многоразового использования. Коллектив Экспериментального машиностроительного завода (ЭМЗ), названного в честь Владимира Мясищева в 1981 году, также принял участие в создании космического челнока. Инженеры предприятия разработали герметичный модуль кабины "Бурана", который включал в себя системы жизнеобеспечения, терморегулирования и аварийного спасения.
В начале XXI века авиационные специалисты в России были активно вовлечены в разработку аэрокосмических систем. Некоторые из таких проектов включали сотрудничество между различными организациями и корпорациями. Например, ОКБ Сухого и ЦАГИ сотрудничали с ракетно-космической корпорацией "Энергия" имени С.П. Королева над разработкой крылатой версии пилотируемого многоразового космического корабля "Клипер". В то же время, ЭМЗ имени В.М. Мясищева активно вовлечена в сотрудничество с Фондом перспективных исследований для разработки возвращаемого ракетного блока многоразовой ракетно-космической системы "Крыло-СВ".
Эти проекты отличаются своей уникальностью и инновационностью. Например, проект "Клипер" предлагает новый подход к возвращению пилотируемых кораблей на Землю, используя крылатую версию с развиваемым крылом. Также, проект "Крыло-СВ" разрабатывает многоразовую ракетно-космическую систему, которая может возвращаться на Землю после выполнения своей миссии, что уменьшает затраты на разработку и выпуск новых ракет.
Многие испытания элементов ракетно-космической техники проводятся на уникальных летающих лабораториях. Примерами наиболее полного использования этой практики являются эксперименты, проводившиеся при разработке орбитального корабля "Буран" в 1980-х годах. В частности, для отработки системы автоматической посадки корабля были задействованы редкие и эксклюзивные самолеты-лаборатории, такие как МиГ-25 и Ту-154.
Для окончательной отработки завершающего этапа полета "Бурана" и его посадки, в том числе и в автоматическом режиме, был построен полноразмерный самолет-аналог БТС-002. Его испытания проводились в подмосковном Жуковском – в Институте совместно с ЭМЗ им. В.М. Мясищева. Впервые он совершил полет 10 ноября 1985 года, его пилотировали летчики-испытатели Института Игорь Волк и Римантас Станкявичюс. Именно они изначально планировались в качестве экипажа для первого пилотируемого полета "Бурана".
2. Обзор роли авиации в освоения космоса
2.1. Авиация, как основа для создания космических кораблей и ракет
>Авиация играет основную роль в создании технической базы для космических кораблей и ракет. В число разработок входит:
- Разработка совершенных авиационных двигателей помогло создать серию мощных ракетных двигателей, работающие в условиях вакуума и невесомости
- Разработка и применение легких и прочных материалов для авиации, таких как титан и композитные материалы, нашли свое применение в конструировании космических кораблей. Также используются материалы, которые обеспечивают защиту от высоких температур и изоляцию.
- Технологии, разработанные для обеспечения жизнеобеспечения экипажей воздушных судов, были изучены и адаптированы для применения в космических миссиях.
- Разработка автоматических систем управления; навигации и систем обнаружения, улучшение топливной системы и турбонаддува, используемые в авиации также используется в космонавтике, где эти системы играет важную роль.
- Методы виртуального тестирования и моделирования применяется в конструировании и испытании космических аппаратов
Эти и другие разработки имели критическое воздействие на разработку технической и научной инфраструктуры, необходимой для космических аппаратов. Они являются определяющими факторами успешных космических программ и достижении в области изучений космоса.
2.2. Влияние авиации на развитие космических программ в различных странах
Авиация сыграла огромную роль в космических программах различных стран. Технологии и научные принципы, наличие общих инженерных и научных основ, разработанные для авиации, были адаптированы для использования в космических программах. Разработки в области авиации включали в себя различные элементы, которые оказались востребованными и в космических технологиях и исследованиях.
Кроме того, конкуренция между различными странами в области авиации также повлияла на первенство в космосе. Соревнование в создании передовых самолетов и технологических разработок стимулировало различные страны к созданию исследовательских и космических программ, чтобы не отстать в гонке за космическим превосходством.
Рассмотрим некоторые космические программы и пример использования АКС в этих программах.
Космические программы США
НАСА (Национальное аэрокосмическое агентство)
НАСА является главным органом США, отвечающим за космические исследования и программы.
В рамках, проводимых НАСА, США запустили несколько знаменитых космических программ, в числе которых: Аполлон
Программа Аполлон была запущена в 1961 году с целью достижения первой посадки человека на Луну. В результате программы Аполлон 11 в 1969 году астронавты Нил Армстронг и Базз Олдрин стали первыми людьми, ступившими на поверхность Луны.
Марс
Программа Марс, запущеная с целью исследования Марса и поиска признаков жизни на этой планете. Она включает миссии, такие как Mars Rover, которые отправляют беспилотные аппараты на Марс для изучения его поверхности и атмосферы.
В 1969 году в США стартовала программа «Space Shuttle» с целью создания транспортных АКС для доставки грузов и людей на околоземные орбиты. В 1981 году состоялся 1 вылет шаттла «Колумбия».
По 2011 год выполнено 135 полётов по программе «Space Shuttle», после чего программа была закрыта.
Орбитальный самолёт X37-B и суборбитальная АКС «Space Ship Two» - самолёт носитель и суборбитальный космический аппарат.
Международная космическая станция (МКС)
Между НАСА, Роскосмосом, Европейским космическим агентством (ESA) и другими странами существует совместный проект под названием МКС. Реальзованная в виде орбитальной станции, МКС предназначена для проведения научных исследований и технических экспериментов астронавтами.
Космические программы России
Программа “Союз”
Космическая программа "Союз" России является одной из наиболее известных и успешных. Ее запуск состоялся в 1960-х годах, и до сих пор она находится в активной фазе. Целью программы "Союз" является обеспечение возможности полетов космонавтов на Международную космическую станцию (МКС) и обратно на Землю. Космический корабль "Союз" используется в качестве основного средства для доставки экипажей на МКС и их возвращения на Землю.
Программа “Прогресс”
Программа “Прогресс” разработана для доставки грузов на МКС. Корабли используются для доставки провизии, оборудования и научных экспериментов на станцию. Еще они удаляют отработанные отсеки и сжигают их в атмосфере Земли.
Космические программы России продолжают развиваться и вносить важный вклад в исследование космоса и развитие космической технологии.
Страны активно работают над различными космическими проектами, включая запуск спутников, исследование планет и галактик, а также разработку новых технологий для космических полетов. Эти программы способствуют расширению наших знаний о Вселенной и открывают новые возможности для будущих исследований и открытий.
Российская программа «Орел» направлена на исследования для разработки многоразовых космических транспортных средств и создание научно-технического задела. В рамках программы разрабатывается двухступенчатая авиационно-космическая система горизонтального старта, использующая технику электромагнитной левитации и обеспечивающая снижение стоимости выведения грузов на орбиту.
2.3. Роль авиации в обучении и подготовке космических экспедиции
Авиация предоставляет возможность моделировать условия микрогравитации, такие как невесомость и аэродинамические условия, которые могут быть встречены в космическом пространстве. Это помогает космонавтам адаптироваться к непривычным условиям до отправки на орбиту.
Также авиация предоставляет имитировать условий космического полета, отработку парашютных систем и выполнении поисково-спасательных работ и эвакуации экипажей пилотируемых космических кораблей после посадки. Еще авиация используется для проведения различных испытаний и экспериментов, связанных с физическими и психологическими воздействиями длительных космических программ.
Для подготовки космонавтов к работе в невесомости были разработаны уникальные самолеты-лаборатории Ил-76МДК. Во время полета эти самолеты совершает параболические полеты, создавая участки невесомости, в течение которых космонавты могут проводить различные учебные и научные эксперименты. Это позволяет экипажу симулировать и тренироваться в работе в невесомости, что является необходимым для успешного выполнения космических задач.
Авиация предоставляет возможность для тренировки экипажей в чрезвычайных ситуациях и аварийных сценариях. Пилоты и космонавты могут учиться справляться с экстремальными обстоятельствами, такими как срыв связи, потеря ориентации, аварийные посадки и др.
Имитировать условия космического полета необходимо для испытания материалов и оборудования, для проверки правильности их подбора и расчета и определения их пригодности для космоса, а также для тренировки людей, которые будут участвовать в космическом полете. Имитаторы условий космического полета очень разнообразны по своим размерам.
Отработка парашютной системы играет важную роль в обеспечении безопасности космических полетов. Парашютная система используется для спасения космонавтов и космических аппаратов в случае аварийного возвращения на Землю.
Для отработки парашютных систем проводятся специальные испытания, которые включают в себя симуляцию различных аварийных ситуаций, таких как отказ двигателя или неполадки с траекторией полета. Также проводятся испытания на наземных стендах и аэродинамических трубах для проверки работы парашютов при различных условиях скорости и высоты.
В случае катастрофического возвращения космического корабля на Землю, авиационные средства могут быть задействованы для обнаружения и спасения космонавтов, а также для транспортировки их на безопасное место.
Авиация обеспечивает широкий охват местности, что позволяет эффективно искать и обнаруживать космический корабль и экипаж в различных условиях. Это включает в себя использование специализированных самолетов, вертолетов, беспилотных летательных аппаратов и специальных поисково-спасательных команд.
Авиационные средства также могут использоваться для эвакуации экипажей пилотируемых космических кораблей после посадки. Они обеспечивают быстрый и безопасный транспорт космонавтов из зоны посадки на место медицинской помощи или на специальные базы для прохождения медицинских обследований и восстановления после полета.
3. Перспективы роли авиации в освоении космоса
Перспектива авиации в освоении космоса очень важна, так как авиация может играть ключевую роль в различных аспектах космических миссий. Некоторые перспективы роли авиации в освоении космоса включают:
1. Транспортировку - авиация может обеспечить эффективный и экономичный способ транспортировки людей и грузов на орбиту и обратно; Для выполнения этой задачи ЭМЗ имени В.М. Мясищева разработал уникальный транспортный самолет ВМ-Т «Атлант».
2. Научные исследования – авиация также может быть использована для проведения научных исследований в атмосфере других планет и космических объектов;
3. Космический туризм – развитие авиации может способствовать развитию космического туризма, открывая новые возможности для посещения космоса.
4. В целом, развитие авиации и космической индустрии тесно связаны и взаимодополняют друг друга, и будущее обеих отраслей обещает развитие более эффективных и доступных способов освоения космоса. Также важно учитывать, что авиация может играть роль в обеспечении безопасности и контроля воздушного пространства во время космических миссий и в разработке технологий для повышения безопасности и надежности космических аппаратов и пилотируемых миссий.
Заключение
В заключение хотелось бы сказать, что создание авиационно-космических систем невозможно без достижений авиации и использования авиационной техники и технологии.
Авиация широко применяется при:
- Разработке авиационно-космических систем и аппаратов;
- Транспортировке и запуске космических аппаратов;
- Подготовке и обучению экипажей;
- Имитации условий космического полета;
- При выполнении поисково-спасательных работ и эвакуации экипажей пилотируемых космических кораблей после посадки и для многих других целей.
Таким образом, можно констатировать, что авиация играет существенную роль в освоении космоса и открывает новые горизонты для человечества.
Список литературы
- https://scfh-ru.turbopages.org/scfh.ru/s/papers/iz-atmosfery-v-kosmos-vozdushno-kosmicheskiy-samolet-transport-budushchego/
- http://www.aviaport.ru/news/728123/
- https://sovetcik.ru/aviakosmicheskaja-кtrasl-glavnyj-dvigatel-nauchno/
- https://scfh-ru.turbopages.org/scfh.ru/s/papers/aerokosmicheskiy-transport-budushchego/
- https://nauchniestati.ru/spravka/pilotiruemye-kosmicheskie-programmy-drugih-stran/
- https://rostec.ru/news/aviatsiya-kosmosu-svyazannye-odnim-nebom/
