1. Поняття та особливості спускається капсули
1.1 Призначення та компонування
1.2 Спуск із орбіти
2. Конструкція СК
2.1 Корпус
2.2 Теплозахисне покриття
Список використаної літератури
Спускається капсула (СК) космічного апарату (КА) призначена для оперативної доставки спеціальної інформації з орбіти на Землю. На космічному апараті встановлюються дві капсули, що спускаються (рис.1).
Малюнок 1.
СК являє собою контейнер для носія інформації, з'єднаний з плівко-протяжним тактом КА і з комплексом систем і пристроїв, що забезпечують збереження інформації, спуск з орбіти, м'яку посадку і виявлення СК під час спуску і після приземлення.
Основні характеристики СК
Маса СК у зборі – 260 кг
Зовнішній діаметр СК – 0,7 м
Максимальний розмір СК у зборі – 1,5 м
Висота орбіти КА – 140 – 500 км.
Нахилення орбіти КА – 50,5 – 81 град.
Корпус СК (рис.2) виготовлений з алюмінієвого сплаву, має форму близьку до кулі і складається з двох частин: герметичної та негерметичної. У герметичній частині розташовані: котушка про носій спец.інформації, система підтримки теплового режиму, система герметизації щілини, що з'єднує герметичну частину СК з плівко-протяжним трактом КА, КВ передавачі, система самоліквідації та інша апаратура У негерметичній частині розміщено парашутну систему, дипольні відбивачі та контейнер "Пеленг УКХ". Дипольні відбивачі, КВ передавачі та контейнер "Пеленг-УКХ" забезпечують виявлення СК в кінці ділянки спуску та після приземлення.
Зовні корпус СК захищений від аеродинамічного нагріву шаром теплозахисного покриття.
На капсулі, що спускається, за допомогою стяжних відстрілюваних стрічок (рис.2) встановлені дві платформи 3, 4 c пневмоагрегатом стабілізації СК 5, гальмівним двигуном 6 і телеметричною апаратурою 7.
Перед установкою на КА капсула, що опускається, з'єднується трьома замками 9 системи відділення з перехідною рамою 8. Після цього рама стикується з корпусом КА. Збіг щілин плівко-протяжних трактів КА і СК забезпечується двома напрямними штифтами, встановленими на корпусі КА, а герметичність з'єднання - гумовою прокладкою, встановленою на СК контуром щілини. Зовні СК закривається пакетами екрано-вакуумної теплоізоляції (ЗВТІ).
Відстріл СК від корпусу КА проводиться з розрахунковий час після герметизації щілини плівко-протяжного тракту, скидання пакетів ЗВТІ та розвороту КА на кут тангажу, що забезпечує оптимальну траєкторію спуску СК район посадки. За командою БЦВМ космічного апарату спрацьовують замки 9 (рис.2) та СК за допомогою чотирьох пружинних штовхачів 10 відокремлюється від корпусу КА. Послідовність спрацьовування систем СК на ділянках спуску та приземлення наступна (рис.3):
Розкручування капсули щодо осі X (рис.2) з метою збереження необхідного напрямку вектора сили тяги гальмівного двигуна в процесі його роботи, розкручування здійснюється пневмоагрегатом стабілізації (ПАС);
Вмикання гальмівного двигуна;
Гасіння за допомогою ПАС кутовий швидкостіобертання СК;
Відстріл гальмівного двигуна та ПАС (у разі неспрацьовування стяжних стрічок через 128 с відбувається самоліквідація СК);
Відстріл кришки парашутної системи, введення в дію гальмівного парашута та дипольних відбивачів, скидання лобового теплозахисту (для зменшення маси СК);
нейтралізація засобів самоліквідації СК;
Відстріл гальмівного парашута та введення в дію основного;
Наддув балона контейнера "Пеленг УКХ" та включення КБ та УКХ передавачів;
Включення сигналу ізотопного висотоміра двигуна м'якої посадки, приземлення;
Включення у нічний час за сигналом фотодатчика світлоімпульсного маяка.
Корпус СК (рис.4) складається з наступних основних частин: корпусу центральної частини 2, днища 3 та кришки парашутної системи I, виготовлених з алюмінієвого сплаву.
Корпус центральної частини разом про дно утворює герметичний відсік, призначений для розміщення носія спец.інформації та апаратури. З'єднання корпусу з днищем здійснюється за допомогою шпильок 6 з використанням прокладок 4, 5 з вакуумної гуми.
Кришка парашутної системи з'єднується з корпусом центральної частини у вигляді замків - штовхачів 9.
Корпус центральної частини (рис.5) є звареною конструкцією і складається з перехідника I, оболонки 2, шпангоутів 3,4 і кожуха 5.
Перехідник I виготовлений із двох частин, зварених встик. на торцевої поверхніперехідника є канавка для гумової прокладки 7, на бічній поверхні - боби з глухими різьбовими отворами, призначеними для установки парашутної системи. Шпангоут 3 служить для з'єднання корпусу центральної частини з днищем за допомогою шпильок 6 та для кріплення приладової рами.
Шпангоут 4 є силовою частиною СК, що виготовляється з поковки і має вафельну конструкцію. У шпангоуті з боку герметичної частини на бобишках оброблені глухі різьбові отвори, призначені для кріплення приладів, наскрізні отвори Ц для установки гермороз'ємів 9 і отвори Ф для установки замків-штовхачів кришки парашутної системи. Крім того, у шпангоуті є паз під шланг системи герметизації щілини 8. Бобишки "К" призначені для стикування СК з перехідною рамою за допомогою замків II.
З боку парашутного відсіку перехідник I закритий кожухом 5, який кріпиться гвинтами 10.
На корпусі центральної частини є чотири отвори 12, що служать для встановлення механізму скидання лобового теплозахисту.
Днище (рис.6) складається з шпангоуту I і сферичної оболонки 2, зварених між собою встик. У шпангоуті є дві кільцеві канавки для гумових прокладок, отвори "А" для з'єднання днища про корпус центральної частини, три боби "К" про глухі різьбові отвори, призначений для такелажних робіт про СК. Для перевірки герметичності СК у шпангоуті виконано різьбовий отвір з встановленою в нього заглушкою 6. У центрі оболонки 2 за допомогою гвинтів 5 закріплений штуцер 3, який служить для проведення гідропневмовипробувань СК на заводі-виробнику.
Кришка парашутної системи (рис.7) складається з шпангоуту I і оболонки 2, зварених встик. У полюсній частині кришки є щілина, якою проходить хвостовик перехідника корпусу центральної частини. На зовнішній поверхні кришки встановлені трубки блоку 3 барореле і приварені кронштейни 6, призначені для кріплення відривних роз'ємів 9. С внутрішньої стороникришки до оболонки приварені 5 кронштейни, службовці для кріплення гальмівного парашута. Жиклери 7 пов'язують порожнину парашутного відсіку з атмосферою.
Теплозахисне покриття (ТЗП) призначене для захисту металевого корпусу СК і апаратури, що знаходиться в ньому, від аеродинамічного нагріву при спуску з орбіти.
Конструктивно ТЗП СК складається із трьох частин (рис.8): ТЗП кришки парашутної системи I, ТЗП корпусу центральної частини 2 та ТЗП днища 3, зазори між якими заповнені герметикою "Віксинт".
ТЗП кришки I являє собою асботекстолітову оболонку змінної товщини, скріплену з теплоізоляційним підшаром матеріалу ТІМ. Підшар з'єднується з металом та асботекстолітом за допомогою клею. Внутрішня поверхнякришки та зовнішня поверхня перехідника плівко-протяжного тракту обклеюються матеріалом ТІМ та поропластом. У ТЗП кришки є:
Чотири отвори для доступу до замків кріплення лобового теплозахисту, що заглушуються різьбовими пробками 13;
Чотири отвори для доступу до пірозамок кріплення кришки до корпусу центральної частини СК, що заглушуються пробками 14;
Три кишені, що служать для встановлення СК на перехідній рамі та закриваються накладками 5;
Отвори під відривні електророз'єми, що закриваються накладками.
Накладки встановлюються на герметиці та кріпляться титановими гвинтами. Вільний простір у місцях встановлення накладок заповнюється матеріалом ТІМ, зовнішня поверхня якого покривається шаром асботкані та шаром герметика.
У проміжок між хвостовиком плівко-протяжного тракту і торцем вирізу ТЗП кришки укладається поропластовий шнур, на який наноситься шар герметика.
ТЗП корпусу центральної частини 2 складається з двох асботекстолітових напівкілець, встановлених на клеї та з'єднаних двома накладками II. Півкільця та накладки кріпляться до корпусу титановими гвинтами. На ТЗП корпусу є вісім плат 4, призначених для встановлення платформ.
ТЗП днища 3 (лобовий теплозахист) являє собою сферичну асботекстолітову оболонку рівної товщини. З внутрішньої сторони до ТЗП склопластиковими гвинтами кріпиться кільце титану, яке служить для з'єднання ТЗП з корпусом центральної частини за допомогою механізму скидання. Зазор між ТЗП днища та металом заповнюється герметиком з адгезією до ТЗП. З внутрішньої сторони днище обклеюється шаром теплоізоляційного матеріалу ТІМ товщиною 5 мм.
2.3 Розміщення апаратури та агрегатів
Апаратура розміщена в СК таким чином, щоб забезпечувалися зручність доступу до кожного приладу, мінімальна довжина кабельної мережі, необхідне положення центру мас СК та необхідне положення приладу щодо вектора навантаження.
Невідомі глибини Космосу цікавили людство протягом багатьох століть. Дослідники та вчені завжди робили кроки до пізнання сузір'їв та космічного простору. Це були перші, але значні досягнення на той час, які послужили подальшому розвитку досліджень у цій галузі.
Важливим досягненням був винахід телескопа, за допомогою якого людству вдалося зазирнути значно далі в космічні простори та познайомитися з космічними об'єктами, які оточують нашу планету ближче. В наш час дослідження космічного просторуздійснюються значно легше, ніж у роки. Наш портал сайт пропонує Вам масу цікавих та захоплюючих фактівпро Космос та його загадки.
Перші космічні апарати та техніка
Активне дослідження космічного простору почалося із запуску першого штучно створеного супутника нашої планети. Ця подія датується 1957 роком, коли він був запущений на орбіту Землі. Що стосується першого апарату, який з'явився на орбіті, то він був дуже простим у своїй конструкції. Цей апарат був оснащений простим радіопередавачем. За його створення конструктори вирішили обійтися мінімальним технічним набором. Все ж таки перший найпростіший супутник послужив стартом до розвитку нової ери космічної технікита апаратури. На сьогоднішній день можна сказати, що цей пристрій став величезним досягненнямдля людства та розвитку багатьох наукових галузей досліджень. Крім того, виведення супутника на орбіту було досягненням для всього світу, а не лише для СРСР. Це стало можливим за рахунок наполегливої роботи конструкторів над створенням балістичних ракет міжконтинентальної дії.
Саме високі досягнення в ракетобудуванні дали можливість усвідомити конструкторам, що при зниженні корисного вантажу ракетоносія можна досягти дуже високих швидкостей польоту, які перевищуватимуть космічну швидкість ~7,9 км/с. Все це і дало змогу вивести перший супутник на орбіту Землі. Космічні апарати та техніка є цікавими через те, що пропонувалося багато різних конструкцій та концепцій.
У широкому понятті космічним апаратом називають пристрій, який здійснює транспортування обладнання чи людей до кордону, де закінчується верхня частиназемної атмосфери. Але це вихід лише до ближнього Космосу. При вирішенні різних космічних завдань космічні апарати поділені на такі категорії:
Суборбітальні;
Орбітальні або навколоземні, що пересуваються геоцентричними орбітами;
Міжпланетні;
Напланетні.
Створенням першої ракети для виведення супутника в Космос займалися конструктори СРСР, причому саме її створення зайняло менше часу, ніж доведення та налагодження всіх систем. Також тимчасовий фактор вплинув на примітивну комплектацію супутника, оскільки саме СРСР прагнув досягти показника першої космічної швидкості її створення. Тим більше, що сам факт виведення ракети за межі планети був більш вагомим досягненням на той час, ніж кількість і якість встановленої апаратури на супутник. Вся виконана робота увінчалася тріумфом для людства.
Як відомо, підкорення космічного простору тільки було розпочато, саме тому конструктори досягали все більшого в ракетобудуванні, що дозволило створити досконаліші космічні апарати та техніку, які допомогли зробити величезний стрибок у дослідженні Космосу. Також подальший розвитокта модернізація ракет та їх компонентів дозволили досягти другої космічної швидкості та збільшити масу корисного вантажу на борту. За рахунок цього стало можливим перше виведення ракети з людиною на борту в 1961 році.
Портал сайт може розповісти багато цікавого про розвиток космічних апаратів та техніки за всі роки та у всіх країнах світу. Мало кому відомо, що справді космічні дослідженнявченими було розпочато ще до 1957 року. У космічний простір першу наукову апаратуру для вивчення було відправлено ще наприкінці 40-х років. Перші вітчизняні ракети змогли підняти наукову апаратуру на висоту 100 кілометрів. Крім того, це був не одиничний запуск, вони проводилися досить часто, причому максимальна висотаїх підйому доходило до показника 500 кілометрів, а це означає, що перші уявлення про космічний простір вже були до початку космічної ери. У наш час при використанні останніх технологій ті досягнення можуть здатися примітивними, але саме вони дозволили досягти того, що ми маємо на даний момент.
Створені космічні апарати та техніка вимагали вирішення величезної кількості різноманітних завдань. Найважливішими проблемами були:
- Вибір правильної траєкторії польоту космічного апарату та подальший аналіз його руху. Для цієї проблеми довелося активніше розвивати небесну механіку, яка ставала прикладної наукою.
- Космічний вакуум та невагомість поставили перед вченими свої завдання. І це не тільки створення надійного герметичного корпусу, який міг би витримувати досить жорсткі космічні умовиа також розробка апаратури, яка могла б виконувати свої завдання в Космосі так само ефективно, як і на Землі. Оскільки не всі механізми могли добре працювати в невагомості та вакуумі так само, як і в земних умовах. Основною проблемою було виключення теплової конвекції в герметизованих обсягах, все це порушувало нормальний перебіг багатьох процесів.
- Роботу обладнання порушувало також теплове випромінюваннявід сонця. Для усунення цього впливу довелося продумувати нові способи розрахунку пристроїв. Також було продумано масу пристроїв підтримки нормальних температурних умов усередині самого космічного апарату.
- Великою проблемою стало електропостачання космічних пристроїв. Найоптимальнішим рішенням конструкторів стало перетворення сонячного радіаційного випромінюванняу електроенергію.
- Досить довго довелося вирішувати проблему радіозв'язку та управління космічними апаратами, оскільки наземні радіолокаційні пристрої могли працювати лише на відстані до 20 тисяч кілометрів, а цього замало для космічних просторів. Еволюція наддальнього радіозв'язку в наш час дозволяє підтримувати зв'язок із зондами та іншими апаратами на відстані мільйони кілометрів.
- Все ж найбільшою проблемоюзалишилося доведення апаратури, якою були укомплектовані космічні пристрої. Насамперед, техніка має бути надійною, оскільки ремонт у Космосі, як правило, був неможливим. Також були продумані нові шляхи дублювання та запису інформації.
Виникли проблеми пробудили інтерес дослідників та вчених різних галузей знань. Спільна співпраця дозволила отримати позитивні результатипід час вирішення поставлених завдань. В силу всього цього почала зароджуватися нова областьзнань, саме космічна техніка. Виникнення такого роду конструювання було відокремлено від авіації та інших галузей за рахунок його унікальності, особливих знаньта навичок роботи.
Безпосередньо після створення та вдалого запуску першого штучного супутника Землі розвиток космічної техніки відбувався у трьох основних напрямках, а саме:
- Проектування та виготовлення супутників Землі для виконання різноманітних завдань. Крім того, ця галузь займається модернізацією та удосконаленням цих пристроїв, за рахунок чого з'являється можливість застосовувати їх ширше.
- Створення апаратів на дослідження міжпланетного простору та поверхонь інших планет. Як правило, ці пристрої здійснюють запрограмовані завдання, також ними можна керувати дистанційно.
- Космічна техніка опрацьовує різні моделістворення космічних станцій, на яких можна проводити дослідницьку діяльністьвченими. Ця галузь також займається проектуванням та виготовленням пілотованих кораблів для космічного простору.
Безліч областей роботи космічної техніки та досягнення другої космічної швидкості дозволили вченим отримати доступ до більш далеких космічним об'єктам. Саме тому наприкінці 50-х років вдалося здійснити пуск супутника у бік Місяця, крім того, техніка того часу вже дозволяла відправляти дослідні супутники до найближчих планет біля Землі. Так, перші апарати, які були надіслані на вивчення Місяця, дозволили людству вперше дізнатися про параметри космічного простору та побачити зворотний бік Місяця. Все ж таки космічна техніка початку космічної ери була ще недосконала і некерована, і після відділення від ракетоносія Головна частинаоберталася досить хаотично довкола центру своєї маси. Некероване обертання не дозволяло вченим проводити багато досліджень, що, своєю чергою, стимулювало конструкторів до створення досконаліших космічних апаратів і техніки.
Саме розробка керованих апаратів дозволила вченим провести ще більше дослідженьі дізнатися більше про космічний простір та його властивості. Також контрольований та стабільний політ супутників та інших автоматичних пристроїв, запущених у Космос, дозволяє більш точно та якісно передавати інформацію на Землю за рахунок орієнтації антен. За рахунок контрольованого керування можна здійснювати необхідні маневри.
На початку 60-х років активно проводилися пуски супутників до найближчих планет. Ці запуски дозволили детальніше ознайомитися з умовами на сусідніх планетах. Але все ж таки найбільшим успіхом цього часу для всього людства нашої планети є політ Ю.А. Гагаріна. Після досягнень СРСР у будові космічної апаратури більшість країн світу також звернули особливу увагу на ракетобудування та створення власної космічної техніки. Все ж таки СРСР був лідером у цій галузі, оскільки йому першому вдалося створити апарат, який здійснив м'яке примісіння. Після перших успішних посадок на Місяці та інших планетах було поставлено завдання для детальнішого дослідження поверхонь космічних тіл за допомогою автоматичних пристроїв для вивчення поверхонь та передачі на Землю фото та відео.
Перші космічні апарати, як говорилося вище, були некерованими і могли повернутися на Землю. Під час створення керованих пристроїв конструктори зіштовхнулися із проблемою безпечного приземлення пристроїв та екіпажу. Оскільки дуже швидке входження пристрою в атмосферу Землі могло просто спалити його від високої температурипри терті. Крім того, при поверненні пристрою повинні були безпечно приземлятися і наводитися в різних умовах.
Подальший розвиток космічної техніки дозволило виготовляти орбітальні станції, які можна використовувати протягом багатьох років, при цьому змінювати склад дослідників на борту. Першим орбітальним апаратом даного типустала радянська станція"Салют". Її створення стало черговим величезним стрибком людства у пізнанні космічних просторів та явищ.
Вище вказано дуже невелику частину всіх подій та досягнень при створенні та використанні космічних апаратів та техніки, яка була створена у світі для вивчення Космосу. Але все ж таки найвизначнішим став 1957 рік, з якого і почалася епоха активного ракетобудування та вивчення Космосу. Саме запуск першого зонда породив вибухоподібний розвиток космічної техніки у всьому світі. А це стало можливим за рахунок створення в СРСР ракетоносія нового покоління, яке й змогло підняти зонд на висоту орбіти Землі.
Щоб дізнатися про все це та багато іншого, наш портал сайт пропонує Вашій увазі безліч захоплюючих статей, відеозаписів та фотографій космічної техніки та об'єктів.
Міжпланетні космічні апарати "Марс"
"Марс" - найменування радянських міжпланетних космічних апаратів, що запускаються до планети Марс, починаючи з 1962 року.
"Марс-1" запущений 1.11.1962; маса 893,5 кг, довжина 3,3 м, діаметр 1,1 м. «Марс-1» мав 2 герметичні відсіки: орбітальний з основною бортовою апаратурою, що забезпечує політ до Марса; планетний із науковими приладами, призначеними для дослідження Марса при близькому прольоті. Завдання польоту: дослідження космічного простору, перевірка радіолінії міжпланетних відстанях, фотографування Марса. Остання щабель ракети-носія з космічним апаратом була виведена на проміжну орбіту штучного супутника Землі та забезпечила старт та необхідне збільшення швидкості для польоту до Марса.
Активна система астроорієнтації мала датчики земної, зоряної та сонячної орієнтації, систему виконавчих органівз керуючими соплами, що працюють на стиснутому газі, а також гіроскопічні прилади та логічні блоки. Більшість у польоті підтримувалася орієнтація на Сонце для освітлення сонячних батарей. Для корекції траєкторії польоту космічний апарат забезпечений рідинним ракетним двигуном і системою управління. Для зв'язку була бортова радіоапаратура (частоти 186, 936, 3750 і 6000 МГц), яка забезпечувала вимірювання параметрів польоту, прийом команд із Землі, передачу телеметричної інформації на сеансах зв'язку. Система терморегуляції підтримувала стабільну температуру 15-30°С. За час польоту з Марс-1 проведено 61 сеанс радіозв'язку, на борт передано понад 3000 радіокоманд. Для траєкторних вимірювань, окрім радіотехнічних засобів, був використаний телескоп діаметром 2,6 м Кримської астрофізичної обсерваторії. Політ «Марс-1» дав нові дані про фізичні властивості космічного простору між орбітами Землі та Марса (на відстані від Сонця 1-1,24 а. е.), про інтенсивність космічного випромінювання, напруженості магнітних полів Землі та міжпланетного середовища, про потоки іонізованого газу, що йде від Сонця, та про розподіл метеорної речовини (космічний апарат перетнув 2 метеорних потоку). Останній сеанс відбувся 21.3.1963 при віддаленні апарату Землі на 106 млн. км. Зближення з Марсом настало 19.6.1963 (від Марса близько 197 тис. км), після чого Марс-1 вийшов на геліоцентричну орбіту з перигелієм ~148 млн. км і афелієм ~250 млн. км.
Марс-2 і Марс-3 запущені 19 і 28 травня 1971 року, здійснили спільний політ і одночасні дослідження Марса. Виведення на траєкторію польоту до Марса здійснено з проміжної орбіти штучного супутника Землі останніми щаблями ракети-носія. Конструкція та склад апаратури "Марс-2" і "Марс-3" істотно відрізняються від "Марс-1". Маса Марс-2 (Марс-3) 4650 кг. Конструктивно «Марс-2» і «Марс-3» аналогічні, мають орбітальний відсік і апарат, що спускається. Основні пристрої орбітального відсіку: приладовий відсік, блок баків рухової установки, ракетний двигун, що коригує, з вузлами автоматики, сонячні батареї, антенно-фідерні пристрої та радіатори системи терморегулювання. Апарат, що спускається, обладнаний системами і пристроями, що забезпечують відділення апарату від орбітального відсіку, перехід його на траєкторію зближення з планетою, гальмування, спуск в атмосфері і м'яку посадку на поверхню Марса. Апарат, що спускається, був забезпечений приладно-парашютним контейнером, аеродинамічний гальмівним конусом і сполучною рамою, на якій розміщений ракетний двигун. Перед польотом апарат, що спускається, був підданий стерилізації. Космічні апарати для забезпечення польоту мали низку систем. До складу системи управління, на відміну «Марс-1», додатково входили: гіроскопічна стабілізована платформа, бортова ЦВМ і система космічної автономної навігації. Крім орієнтації на Сонці, достатньо великому видаленнівід Землі (~30 млн. км) проводилася одночасна орієнтація на Сонце, зірку Канопус та Землю. Робота бортового радіотехнічного комплексу для зв'язку з Землею здійснювалася в дециметровому і сантиметровому діапазонах, а зв'язок апарата, що спускається, з орбітальним відсіком — у метровому. Джерелом енергоживлення служили 2 сонячні батареї та буферна акумуляторна батарея. На апараті, що спускається, встановлювалася автономна хімічна батарея. Система терморегулювання активна з циркуляцією газу, що заповнює приладовий відсік. Апарат, що спускається, мав екранно-вакуумну теплоізоляцію, радіаційний нагрівач з регульованою поверхнею і електронагрівач, рухову установку багаторазової дії.
В орбітальному відсіку знаходилися наукова апаратура, призначена для вимірювань у міжпланетному просторі, а також для вивчення околиць Марса та самої планети з орбіти штучного супутника; феррозондовий магнітометр; інфрачервоний радіометр для отримання картки розподілу температури поверхнею Марса; інфрачервоний фотометр для вивчення рельєфу поверхні з поглинання випромінювання вуглекислим газом; оптичний приладвизначення змісту парів води спектральним методом; фотометр видимого діапазону для дослідження відбивної здатності поверхні та атмосфери; прилад для визначення радіояркості температури поверхні з випромінювання на довжині хвилі 3,4 см, визначення її діелектричної проникності і температури поверхневого шару на глибині до 30-50 см; ультрафіолетовий фотометр для визначення щільності верхньої атмосфериМарса, вміст атомарного кисню, водню та аргону в атмосфері; лічильник частинок космічних променів; 
енергоспектрометр заряджених частинок; вимірювач енергії потоку електронів та протонів від 30 еВ до 30 кеВ. На "Марс-2" і "Марс-3" знаходилися 2 фототелевізійні камери з різними фокусними відстанями для фотографування поверхні Марса, а на "Марс-3" також апаратура "Стерео" для проведення спільного радянсько-французького експерименту з вивчення радіовипромінювання Сонця на частоті 169 МГц. У апараті, що спускається, була встановлена апаратура для вимірювання температури і тиску атмосфери, мас- спектрометричного визначення хімічного складуатмосфери, вимірювання швидкості вітру, визначення хімічного складу та фізико-механічних властивостей поверхневого шару, а також отримання панорами за допомогою ТВ камер. Політ космічного апарату до Марса тривав понад 6 місяців, з "Марс-2" проведено 153, з "Марс-3" - 159 сеансів радіозв'язку, отримано великий обсяг наукової інформації. На відстані встановлення орбітального відсіку і космічний апарат «Марс-2» перейшов на орбіту штучного супутника Марса з періодом звернення 18 год. 8 червня, 14 листопада та 2 грудня 1971 року проведено корекції орбіти «Марс-3». Відділення апарату, що спускається, здійснено 2 грудня о 12 год 14 хв за московським часом на відстані 50 тис. км від Марса. Через 15 хв, коли відстань між орбітальним відсіком і апаратом, що спускається, було не більше 1 км, апарат перейшов на траєкторію зустрічі з планетою. Апарат, що спускався, рухався 4,5 год до Марса і в 16 год 44 хв увійшов в атмосферу планети. Спуск в атмосфері до поверхні тривав трохи більше 3 хв. Апарат, що спускається, здійснив посадку в південній півкуліМарса в районі з координатами 45 ° пд. ш. та 158° з. д. На борту апарата було встановлено вимпел із зображенням Державного гербаСРСР. Орбітальний відсік «Марс-3» після відділення апарату, що спускається, рухався по траєкторії, що проходить на відстані 1500 км від поверхні Марса. Гальмівна рухова установка забезпечила перехід її на орбіту супутника Марса з періодом обігу ~12 діб. 19 год. 2 грудня о 16 год. 50 хв. 35 з почалася передача відеосигналу з поверхні планети. Сигнал був прийнятий приймальними пристроями орбітального відсіку та у сеансах зв'язку 2-5 грудня передано на Землю.
Орбітальні відсіки космічних апаратів понад 8 місяців здійснювали комплексну програмудосліджень Марса з орбітами його супутників. За цей час орбітальний відсік "Марс-2" зробив 362 обороти, "Марс-3" - 20 оборотів навколо планети. Дослідження властивостей поверхні та атмосфери Марса за характером випромінювання у видимому, інфрачервоному, ультрафіолетовому діапазонах спектру та в діапазоні радіохвиль дозволили визначити температуру поверхневого шару, встановити її залежність від широти та доби; на поверхні виявлено теплові аномалії; оцінено теплопровідність, теплова інерція, діелектрична проникністьі відбивна здатність ґрунту; виміряно температуру північної полярної шапки (нижче -110 °С). За даними про поглинання інфрачервоної радіації вуглекислим газом отримано висотні профілі поверхні трасами польоту. Визначено вміст водяної пари в різних областяхпланети (приблизно в 5 тис. разів менше, ніж у земній атмосфері). Вимірювання розсіяної ультрафіолетової радіації дали відомості про структуру атмосфери Марса (довжина, склад, температура). Методом радіозондування визначено тиск та температура біля поверхні планети. За зміною прозорості атмосфери отримані дані про висоту пилових хмар (до 10 км) та розміри пилових частинок (зазначено) великий зміст дрібних частинок- Близько 1 мкм). Фотографії дозволили уточнити оптичне стиснення планети, побудувати профілі рельєфу за зображенням краю диска та отримати кольорові зображення Марса, виявити свічення атмосфери на 200 км за лінією термінатора, зміну кольору поблизу термінатора, простежити шарувату структуру марсіанської атмосфери.
"Марс-4", "Марс-5", "Марс-6" і "Марс-7" запущені 21 липня, 25 липня, 5 та 9 серпня 1973 року. Вперше політ міжпланетною трасою одночасно здійснили чотири космічні апарати. "Марс-4" і "Марс-5" призначалися для дослідження Марса з орбіти штучного супутника Марса; «Марс-6» і «Марс-7» мали у своєму складі апарати, що спускаються. Виведення космічного апарату на траєкторію польоту до Марса здійснено з проміжної орбіти штучного супутника Землі. На трасі перельоту з космічного апарату регулярно проводилися сеанси радіозв'язку для вимірювання параметрів руху, контролю стану бортових систем та передачі наукової інформації. Крім радянської наукової апаратури, на борту станцій «Марс-6» та «Марс-7» були встановлені французькі прилади, призначені для проведення спільних радянсько-французьких експериментів щодо дослідження радіовипромінювання Сонця (апаратура «Стерео»), з вивчення сонячної плазмита космічних променів. Для забезпечення виведення космічного апарату в розрахункову точку навколопланетного простору під час польоту проводили корекцію траєкторії їх руху. "Марс-4" і "Марс-5", пройшовши шлях ~460 млн. км, 10 і 12 лютого 1974 досягли околиць Марса. Внаслідок того, що гальмівна рухова установка не ввімкнулась, космічний апарат «Марс-4» пройшов біля планети на відстані 2200 км від її поверхні.
При цьому за допомогою фототелевізійного пристрою було отримано фотографії Марса. 12.2.1974 на космічному апараті «Марс-5» було включено коригуючу гальмівну рухову установку (КТДУ-425А), і в результаті проведеного маневру апарат вийшов на орбіту штучного супутника Марса. Космічні апарати Марс-6 і Марс-7 досягли околиці планети Марс відповідно 12 і 9 березня 1974 року. При підльоті до планети космічний апарат «Марс-6» автономно за допомогою бортової системи астронавігації була проведена заключна корекція його руху, і від космічного апарату відокремився апарат, що спускається. Включенням рухової установки було забезпечено переведення апарата, що спускається, на траєкторію зустрічі з Марсом. Апарат, що спускається, увійшов в атмосферу Марса і почав аеродинамічний гальмування. При досягненні заданого навантаження було скинуто аеродинамічний конус і введено в дію парашутна система. Інформація з апарата, що спускається, під час його зниження приймалася космічним апаратом «Марс-6», що продовжував рух по геліоцентричній орбіті з мінімальною відстанню від поверхні Марса ~1600 км, і ретранслювалася на Землю. З метою дослідження параметрів атмосфери на апараті, що спускається, були встановлені прилади для вимірювань тиску, температури, хімічного складу та датчики перевантажень. Апарат космічного апарату «Марс-6», що спускається, досяг поверхні планети в районі з координатами 24° пд. ш. та 25° з. д. Апарат космічного апарату «Марс-7» (після відділення від станції), що спускається, не вдалося перевести на траєкторію зустрічі з Марсом, і він пройшов біля планети на відстані 1300 км від її поверхні.
Запуски космічних апаратів серії "Марс" здійснювалися ракетою-носієм "Блискавка" ("Марс-1") і ракетою-носієм "Протон" з додатковим 4-м ступенем ("Марс-2" - "Марс-7").
При польоті космічних апаратів навколоземними орбітами з їхньої борту виникають умови, із якими Землі людина зазвичай зіштовхується. Перше з них – тривала невагомість.
Як відомо, вага тіла – це сила, з якою воно діє на опору. Якщо і тіло, і опора вільно рухаються під дією сили тяжіння з однаковим прискоренням, тобто вільно падають, то вага тіла зникає. Цю властивість вільно падаючих тіл встановив ще Галілей. Він писав: «Ми відчуваємо тягар на своїх плечах, коли намагаємося заважати його вільному падінню. Але якщо станемо рухатися вниз з такою самою швидкістю, як і вантаж, що лежить на нашій спині, то як же він може тиснути і обтяжувати нас? Це подібно до того, якби ми захотіли вразити списом когось, хто біжить попереду нас з такою ж швидкістю, з якою рухається спис».
Коли космічний апарат рухається навколоземною орбітою, він перебуває у стані вільного падіння. Апарат постійно падає, але не може досягти поверхні Землі, тому що йому повідомлено таку швидкість, яка змушує його нескінченно обертатися навколо неї (рис. 1). Це так звана перша космічна швидкість (7,8 км/с). Природно, що всі предмети, що знаходяться на борту апарата, втрачають свою вагу, тобто настає стан невагомості.
Мал. 1. Виникнення невагомості на космічному апараті
Стан невагомості можна відтворити і Землі, але тільки короткі проміжки часу. Для цього використовують, наприклад, вежі невагомості. високі споруди, у яких вільно падає дослідницький контейнер. Такий стан виникає і на борту літаків, що виконують політ з вимкненими двигунами по спеціальних еліптичних траєкторіях. У вежах стан невагомості триває кілька секунд, літаками - десятки секунд. На борту космічного апарату цей стан може продовжуватися як завгодно довго.
Такий стан повної невагомості є ідеалізацією умов, які насправді існують під час космічного польоту. Насправді цей стан порушується через різні малі прискорення, що діють на космічний апарат при орбітальному польоті. Відповідно до 2-го закону Ньютона поява таких прискорень означає, що у всі предмети, що є космічному апараті, починають діяти малі масові сили , отже, стан невагомості порушується.
Малі прискорення, що діють на космічний апарат, можна розділити на дві групи. До першої групи відносяться прискорення, пов'язані зі зміною швидкості руху самого апарату. Наприклад, за рахунок опору верхніх шарів атмосфери при русі апарату на висоті близько 200 км він відчуває прискорення порядку 10 -5 g 0 (g 0 - прискорення сили тяжіння поблизу Землі, що дорівнює 981 см / с 2). Коли на космічному апараті включають двигуни, щоб перевести його на нову орбіту, він також відчуває дію прискорень.
До другої групи належать прискорення, пов'язані зі зміною орієнтації. космічного корабляу просторі чи з переміщеннями маси з його борту. Ці прискорення виникають під час роботи двигунів системи орієнтації, при переміщеннях космонавтів тощо. буд. Зазвичай величина прискорень, створюваних двигунами орієнтації, становить 10 –6 - 10 –4 g 0 . Прискорення, що виникають внаслідок різної діяльностікосмонавтів, що лежать у діапазоні 10 -5 - 10 -3 g 0 .
Говорячи про невагомість, автори деяких популярних статей, присвячених космічної технології, користуються термінами "мікрогравітація", "світ без тяжкості" і навіть "гравітаційна тиша". Оскільки в стані невагомості відсутня вага, але є сили тяжіння, ці терміни слід визнати помилковими.
Розглянемо тепер інші умови, що існують на борту космічних апаратів за їхнього польоту навколо Землі. Насамперед це глибокий вакуум. Тиск верхньої атмосфери в розквіті 200 км близько 10 –6 мм рт. ст., але в висоті 300 км - близько 10 –8 мм рт. ст. Такий вакуум уміють одержувати і на Землі. Однак відкритий космічний простір можна уподібнити до вакуумного насоса величезної продуктивності, здатного дуже швидко відкачувати газ з будь-якої ємності космічного апарату (для цього достатньо її розгерметизувати). При цьому, щоправда, необхідно враховувати дію деяких факторів, що призводять до погіршення вакууму поблизу космічного апарату: витік газу з його внутрішніх частин, руйнування його оболонок під впливом випромінювання Сонця, забруднення навколишнього простору внаслідок роботи двигунів систем орієнтації та корекції.
Типова схема технологічного процесувиробництва будь-якого матеріалу полягає в тому, що до вихідної сировини підводиться енергія, що забезпечує проходження тих чи інших фазових перетворень або хімічних реакцій, які ведуть до отримання потрібного продукту. Найбільш природне джерело енергії для обробки матеріалів у космосі – це Сонце. На навколоземній орбіті щільність енергії випромінювання Сонця становить близько 1,4 кВт/м 2 , причому 97% цієї величини посідає діапазон довжин хвиль від 3 · 10 3 до 2 · 10 4 A. Однак безпосереднє використанняСонячна енергія для нагрівання матеріалів пов'язана з низкою труднощів. По перше, сонячну енергіюне можна використовувати на затемненій ділянці траєкторії космічного корабля. По-друге, потрібно забезпечувати постійну орієнтацію приймачів випромінювання Сонце. А це, у свою чергу, ускладнює роботу системи орієнтації космічного апарату та може призвести до небажаного збільшення прискорень, що порушують стан невагомості.
Щодо інших умов, які можуть бути реалізовані на борту космічних апаратів ( низькі температуривикористання жорсткої компоненти сонячної радіаціїі т. д.), то використання в інтересах космічного виробництва нині не передбачається.
Примітки:
Масові, або об'ємні, сили – це сили, які діють на всі частинки (елементарні обсяги) даного тілаі величина яких пропорційна масі.
2 січня 1959 року радянська космічна ракетавперше в історії досягла другої космічної швидкості, необхідної для міжпланетних польотів, і вивела на місячну траєкторію автоматично-міжпланетну станцію «Місяць-1». Ця подія започаткувала «місячну гонку» між двома наддержавами - СРСР і США.
«Місяць-1»
2 січня 1959 року СРСР здійснив пуск ракети-носія «Схід-Л», яка вивела на місячну траєкторію автоматичну міжпланетну станцію «Місяць-1». АМС пролетіла з відривом 6 тис. км. від місячної поверхні і вийшла на геліоцентричну орбіту. Метою польоту було досягнення «місяцем-1» поверхні Місяця. Вся бортова апаратура працювала коректно, але циклограму польоту закралася помилка, і АМП на поверхню Місяця не потрапила. На результативності бортових експериментів це не вплинуло. У ході польоту "Місяця-1" вдалося зареєструвати зовнішній радіаційний поясЗемлі, вперше виміряти параметри сонячного вітрувстановити відсутність у Місяця магнітного полята провести експеримент зі створення штучної комети. До того ж «Місяць-1» став космічним апаратом, який зумів досягти другої космічної швидкості, подолав земне тяжінняі став штучним супутником Сонця.
«Піонер-4»
3 березня 1959 року з космодрому на мисі Канаверал був запущений американський космічний апарат «Піонер-4», який першим здійснив обліт Місяця. На його борту було встановлено лічильник Гейгера та фотоелектричний сенсор для фотографування місячної поверхні. Космічний апарат пролетів на відстані 60 тис. кілометрів від Місяця на швидкості 7230 км/с. Протягом 82 години «Піонер-4» передавав на Землю дані про радіаційну обстановку: у місячних околицях радіації виявлено не було. Піонер-4 став першим американським космічним апаратом, якому вдалося подолати земне тяжіння.
«Місяць-2»
12 вересня 1959 року з космодрому Байконур стартувала автоматична міжпланетна станція«Місяць-2», який став першою у світі станцією, що досягла поверхні Місяця. Власної рухової установки АМК не мав. З наукового обладнання на «Місяць-2» було встановлено лічильники Гейгера, сцинтиляційні лічильники, магнітометри та детектори мікрометеоритів. «Місяць-2» доставила на місячну поверхнювимпел із зображенням герба СРСР. Копію цього вимпелу Н.С. Хрущов вручив президенту США Ейзенхауер. Слід зазначити, що СРСР демонстрував модель «Місяць-2» на різних європейських виставках, і ЦРУ змогло отримати необмежений доступдо моделі вивчення можливих характеристик.
«Місяць-3»
4 жовтня 1959 року з Байконура стартувала АМС «Місяць-3», метою якої було вивчення космічного простору та Місяця. У ході цього польоти вперше в історії було отримано фото зворотного боку Місяця. Маса апарату "Місяць-3" - 278,5 кг. На борту космічного апарату були встановлені системи телеметричної, радіотехнічної та фототелеметричної орієнтації, що дозволяли орієнтуватися щодо Місяця та Сонця, система енергоживлення сонячними батареямита комплекс наукової апаратури з фотолабораторією.
Місяць-3 здійснив 11 обертів навколо Землі, а потім увійшов у земну атмосферу і припинив своє існування. Незважаючи на низька якістьзнімків, отримані фотографії забезпечили СРСР пріоритет у найменуванні об'єктів на поверхні Місяця. Так на карті Місяця з'явилися цирки та кратери Лобачевського, Курчатова, Герца, Менделєєва, Попова, Склодовської-Кюрі та місячне море Москви.
"Рейнджер-4"
23 квітня 1962 року з мису Канаверал стартувала американська автоматична міжпланетна станція Рейнджер-4. АМС несла капсулу вагою 42,6 кг, що містила магнітний сейсмометр та гамма-спектрометр. Американці планували провести скидання капсули в районі Океану Бур і протягом 30 діб проводити дослідження. Але бортова апаратури вийшла з ладу, і Рейнджер-4 не зміг обробляти команди, які надходили із Землі. Тривалість польоту АМС «Рейнджер-4» 63 години та 57 хвилин.
«Місяць-4С»
4 січня 1963 року ракета-носій «Блискавка» вивела на орбіту АМС «Луна-4С», яка мала вперше в історії космічних польотівздійснити м'яку посадку на поверхню Місяця. Але старт у бік Місяця з технічних причин не відбувся, і 5 січня 1963 року «Місяць-4С» увійшла до щільних шарів атмосфери та припинила існування.
Рейнджер-9
21 березня 1965 року американці запустили Рейнджер-9, метою польоту якого було отримання детальних фото місячної поверхні останніх хвилинахперед твердою посадкою. Апарат був зорієнтований таким чином, щоб центральна віськамер повністю збігалася із вектором швидкості. Це мало дозволити уникнути «змащування зображення».
За 17,5 хвилини до падіння (відстань до поверхні Місяця становила 2360 км) вдалося отримати 5814 телевізійних зображень місячної поверхні. Робота Рейнджера-9 отримала найвищі оцінки світової наукової спільноти.
«Місяць-9»
31 січня 1966 року з Байконура стартувала радянська АМС «Луна-9», яка 3 лютого здійснила першу м'яку посадку на Місяці. АМС прилунав в Океані Бур. Зі станцією відбулося 7 сеансів зв'язку, тривалість яких становила понад 8 годин. Під час сеансів зв'язку "Місяць-9" передавала панорамні зображення місячної поверхні поблизу місця посадки.
"Аполлон-11"
16-24 липня 1969 року відбувся політ американського пілотованого космічного корабля серії "Аполлон". Цей політ відомий насамперед тим, що земляни вперше в історії здійснили посадку на поверхню. космічного тіла. 20 липня 1969 року о 20:17:39 місячний модуль корабля на борту з командиром екіпажу Нілом Армстронгом і пілотом Едвіном Олдріном прилунав у південно-західній частині Моря Спокою. Астронавти здійснили вихід на місячну поверхню, який тривав 2 години 31 хвилину 40 секунд. Пілот командного модуля Майкл Коллінз чекав їх на близькомісячній орбіті. Астронавтами у місці посадки було встановлено прапор США. Американці розмістили на поверхні Місяця комплект наукових приладівта зібрали 21,6 кг зразків місячного ґрунту, який доставили на Землю. Відомо, що після повернення члени екіпажу та місячні зразки пройшли строгий карантин, який не виявив жодних місячних мікроорганізмів.
"Аполлон-11" привів до досягнення мети, поставленої президентом США Джоном Кеннеді - здійснити висадку на Місяць, обігнавши в місячній гонці СРСР. Слід зазначити, що факт висадки американців на поверхню Місяця викликає у сучасних вчених сумніви.
«Місячник-1»
10 листопада 1970 року з космодрому Байконур АМС «Луна-17». 17 листопада АМС пролунала в Морі Дощів, і на місячний грунтз'їхав перший у світі планетохід – радянський дистанційно-керований самохідний апарат «Місячник-1», який був призначений для дослідження Місяця та пропрацював на Місяці 10,5 місяців (11 місячних днів).
За час роботи «Місячник-1» подолав 10 540 метрів, рухаючись зі швидкістю 2 км/год, та обстежив площу 80 тис. кв.м. Він передав на землю 211 місячних панорам та 25 тис. фото. За 157 сеансів із Землею «Місячник-1» прийняв 24 820 радіокоманд і зробив хімічний аналізґрунту в 25 точках.
15 вересня 1971 року ресурс ізотопного джерела тепла вичерпався, і температура всередині герметичного контейнера місяцехода почала падати. 30 вересня апарат на зв'язок не вийшов, а 4 жовтня вчені припинили спроби увійти з ним у контакт.
Варто зазначити, що битва за Місяць триває й сьогодні: космічні держави розробляють найнеймовірніші технології, плануючи.