Польоти на космічних кораблях багаторазового використання та космічних станціях стають частиною сучасного життя, космічні ПОДОРОЖІ вже майже доступні. І, як наслідок, більш поширеними стають і сни про них. Сон такого роду- часто просте ВИКОНАННЯ БАЖАННЯ, мрія побачити світ з іншої точки простору. Однак це також може бути сном про втечу, подорож або пошук. Очевидно, що ключем до розуміння такого сну є мета подорожі. Ще один шлях до розуміння значення сновидіння стосується способу подорожі. Ви були в космічному кораблі або в чомусь більш звичному для вас (як, наприклад, ваша машина)?
Сон про космічній подорожіє гарним матеріаломдля дослідження. Вам може наснитися, що ви загубилися і навпомацки шукаєте щось у безмежному вакуумі.
У сновидінні вам справді хотілося опинитися у відкритому космосі чи ви просто виявили, що опинилися там? Знаходячись там, чи відчували ви себе у безпеці?
Зовсім невеликий термін відокремлює нас від 12 квітня 1961, коли легендарний "Схід" Юрія Гагаріна штурмував космос, а там вже побували десятки космічних кораблів. Всі вони, що вже літали або тільки народжуються на листах ватману, багато в чому схожі один на одного. Це дозволяє нам говорити про космічний корабель взагалі, як ми говоримо просто про автомобіль або літак, не маючи на увазі певну марку машини.
І автомобіль та літак не можуть обійтися без двигуна, кабіни водія, приладів керування. Аналогічні частини є у космічного корабля.
Посилаючи людину в космос, конструктори дбають про його благополучне повернення. Спуск корабля Землю починається зі зменшення його швидкості. Роль космічного гальма виконує коригуюча гальмівна рухова установка.Вона служить і щодо маневрів на орбіті. У приладовому відсікурозміщуються джерела електроенергії, радіоапаратура, прилади системи керування та інше обладнання. Шлях з орбіти на Землю космонавти роблять в апараті, що спускається, або,як його іноді називають, відсіку екіпажу.
Крім "обов'язкових" частин у космічних кораблів з'являються нові агрегати та цілі відсіки, зростають їх розміри та маси. Так, у космічного корабля "Союз" з'явилася друга "кімната" - орбітальний відсік.Тут космонавти під час багатоденних польотів відпочивають та ставлять наукові експерименти. Для стикування у космосі кораблі обладнуються спеціальними стикувальними вузлами.Американський корабель "Аполлон" несе місячний модуль -відсік для посадки космонавтів на Місяць та повернення їх назад.
З пристроєм космічного корабля ми познайомимося на прикладі радянського корабля "Союз", що прийшов на зміну "Сходу" та "Сходу". На "Союзах" були проведені маневрування та ручна стикування в космосі, створена перша у світі експериментальна космічна станція, здійснено перехід двох космонавтів з корабля на корабель. На цих кораблях відпрацьовувалася також система керованого спуску з орбіти та багато іншого.
У приладно-агрегатному відсіку"Союзу" розміщуються коригуюча гальмівна рухова установка,що складається з двох двигунів (якщо один двигун відмовить, то включається другий), і прилади, що забезпечують політ орбітою. Зовні відсіку встановлено панелі сонячних батарей,антени та радіатор системи терморегулювання.
У апараті, що спускається, встановлені крісла. Вони перебувають космонавти під час виведення корабля на орбіту, маневруванні у космосі і за спуску Землю. Перед космонавтами пульт керування космічним кораблем. У апараті, що спускається, розміщені і системи управління спуском, і системи радіозв'язку, життєзабезпечення, парашутні та ін. На корпусі відсіку встановлені двигуни керування спускомі двигуни м'якої посадки.
Круглий люк веде з апарата, що спускається, в самий просторий відсік корабля. орбітальний.У ньому обладнані робочі місця космонавтів та місця для їхнього відпочинку. Тут жителі корабля займаються спортивними вправами.
Тепер ми можемо перейти до докладнішої розповіді про системи космічного корабля.
Космічна електростанція
На орбіті "Союз" нагадує птаха, що ширяє. Цю подібність надають йому "крила" розкритих панелей сонячних батарей. Для роботи приладів та пристроїв космічного корабля потрібна електрична енергія. Сонячна батарея заряджає встановлені на. борту хімічних акумуляторів. Навіть тоді, коли сонячна батареязнаходиться в тіні, прилади та механізми корабля не залишаються без електроенергії, вони одержують її від акумуляторів.
У останнім часомна деяких космічних кораблях джерелами електроенергії є паливні елементи. У цих незвичайних гальванічних елементах хімічна енергіяпалива без горіння перетворюється на електричну (див. ст. "План ГОЕЛРО і майбутнє енергетики"). Паливо – водень окислюється киснем. Реакція народжує електричний струмта воду. Потім цю воду можна використати для пиття. Поряд із високим коефіцієнтом корисної дії це - велика перевага паливних елементів. Енергоємність паливних елементів у 4-5 разів вища, ніж акумуляторів. Проте паливні елементи позбавлені недоліків. Найсерйозніший із них - велика маса.
Цей недолік поки що перешкоджає застосуванню в космонавтиці атомних батарей. Захист екіпажу від радіоактивного випромінювання цих енергетичних установокзанадто обтяжуватиме корабель.
Система орієнтації
Відділившись від останнього ступеня ракети-носія, корабель, що стрімко мчить за інерцією, починає повільно і безладно обертатися. Спробуйте у такому положенні визначити, де Земля і де "небо". У кабіні, що перекидається, космонавтам важко визначити місцезнаходження корабля, не можна вести спостереження над небесними тілами, неможлива в такому положенні та робота сонячної батареї. Тому корабель змушують займати у просторі певне становище - його орієнтують.При астрономічних спостереженнях орієнтуються деякі яскраві зірки, Сонце або Місяць. Щоб отримати струм від сонячної батареї, її панелі треба направити на Сонце. Зближення двох кораблів вимагає їхньої взаємної орієнтації. Виконання маневрів також можна розпочинати лише в орієнтованому положенні.
На космічному кораблі встановлюється кілька невеликих реактивних двигунів системи орієнтації. Включаючи та вимикаючи їх у певному порядкукосмонавти повертають корабель навколо будь-якої з обраних ними осей.
Згадаймо простий шкільний досвідз водяною вертушкою. Реактивна силаСтрумінь води, що бризкає з вигнутих в різні боки кінців трубочки, підвішеної на нитці, змушує вертушку обертатися. Те саме відбувається і з космічним кораблем. Підвішений він ідеально – корабель невагою. Для повороту корабля щодо якоїсь осі достатньо пари мікродвигунів із протилежно спрямованими соплами.
Включені у певному поєднанні, кілька двигунів малої тяги можуть не тільки як завгодно повертати корабель, але й надавати йому додаткове прискорення або переміщати убік від початкової траєкторії. Ось що писали про управління кораблем "Союз-9" льотчики-космонавти А. Г. Ніколаєв та В. І. Севастьянов: "За допомогою ручки управління, включаючи ту чи іншу групу двигунів орієнтації, можна було розвертати корабель у будь-якому напрямку, а користуючись оптичними приладамиорієнтувати корабель щодо Землі з великою точністю. Ще більше висока точність(До декількох кутових хвилин) досягалася при орієнтації корабля на зірки».
Космічний корабель"Союз-4": 1 -
орбітальний відсік; 2 - апарат, що спускається, в ньому космонавти повертаються на Землю; 3 -
панель сол-
нічних батарей; 4 -
приладно-агрегатний відсік.
Однак "малої тяги" достатньо лише для виконання невеликих маневрів. Значні зміни траєкторії вимагають вже включення потужної рухової установки.
Маршрути "Союзів" пролягають за 200-300 км від поверхні Землі. При тривалому польоті навіть у тій сильно розрідженій атмосфері, яка існує на таких висотах, корабель поступово гальмується повітрям і знижується. Якщо не вживати жодних заходів, "Союз" увійде в щільні шари атмосфери значно раніше заданого терміну. Тому час від часу корабель переводиться на вищу орбіту включенням коригуючої гальмівної рухової установки. під час зближення кораблів при стикуванні, а також за різних маневрів на орбіті.
На космічному кораблі "Союз" "шуба" із екранно-вакуумної ізоляції.
Орієнтація – дуже важлива частинакосмічний політ. Але лише зорієнтувати корабель недостатньо. Його ще потрібно утримати в цьому становищі - стабілізувати.У безперечному космічному просторі зробити це не так просто. Один із самих простих методівстабілізації - стабілізація обертанням.При цьому використовується властивість тіл, що обертаються, зберігати напрямок осі обертання і чинити опір його зміні. (Всі ви бачили дитячу іграшку - дзига, що вперто не бажає впасти до повної зупинки.) Прилади, засновані на цьому принципі, - гіроскопи,широко застосовуються в системах автоматичного управління рухом космічних апаратів (див. статті "Техніка допомагає водити літаки" та "Автомати допомагають судноводіям"). Корабель, що обертається, подібний до масивного гіроскопа: вісь його обертання практично не змінює свого положення в просторі. Якщо сонячні промені падають на панель сонячної батареї перпендикулярно до її поверхні, батарея виробляє електричний струм найбільшої сили. Тому під час заряджання акумуляторів сонячна батарея повинна "дивитися" прямо на Сонце. Для цього на кораблі проводиться закрутка.Спочатку космонавт, повертаючи корабель, шукає Сонце. Поява світила у центрі шкали спеціального приладу означає, що корабель зорієнтований правильно. Тепер вмикаються мікродвигуни, і корабель закручується навколо осі корабель - Сонце. Змінюючи нахил осі обертання корабля, космонавти можуть змінювати освітленість батареї і таким чином регулювати силу струму, що отримується від неї. Управління космічним кораблем Стабілізація обертанням не єдиний спосібзберегти положення корабля у просторі. Виконуючи інші операції та маневри, корабель стабілізується тягою двигунів системи орієнтації. Робиться це в такий спосіб. Спочатку космонавти, включаючи відповідні мікродвигуни, розвертають корабель у потрібне положення. Після закінчення орієнтації починають обертатися гіроскопи системи керування.Вони "запам'ятовують" становище корабля. Поки космічний апарат залишається у заданому положенні, гіроскопи "мовчать", тобто не видають сигналів двигунам орієнтації. Однак при кожному повороті корабля його корпус зміщується щодо осей обертання гіроскопів. У цьому гіроскопи подають необхідні команди двигунам. Мікродвигуни включаються і своєю тягою повертають корабель у вихідне положення.
Однак перш ніж "повернути кермо", космонавт повинен точно уявити собі, де зараз знаходиться його корабель. Водій наземного транспорту орієнтується з різних нерухомих предметів. У космічному просторі космонавти орієнтуються по найближчих небесних тілах та далеких зірок.
Штурман "Союзу" весь час бачить перед собою на пульті управління космічного корабля "Землю" - навігаційний земної кулі.Ця "Земля" ніколи не буває укрита хмарним покривалом, як справжня планета. Це не просто об'ємне зображення земної кулі. У польоті два електродвигуни обертають глобус одночасно навколо двох осей. Один із них паралельна осі обертання Землі, іншу перпендикулярна площині орбіти космічного корабля. Перший рух моделює добове обертання Землі, а друге – політ корабля. На нерухомому склі, під яким встановлений глобус, нанесено невеликий хрестик. Це наш "космічний корабель". Будь-коли космонавт, подивившись на поверхню глобуса під перехрестям, бачить, над яким районом Землі він зараз знаходиться.
На запитання "Де я?" зореплавцям, як і морякам, допомагає відповісти давно відомий навігаційний прилад. секстант.Космічний секстант дещо відрізняється від морського: ним можна користуватися в кабіні корабля, не виходячи з його "палубу".
Справжню Землю космонавти бачать в ілюмінатор і через оптичний візир.Цей прилад, встановлений одному з ілюмінаторів, допомагає визначити кутове положення корабля щодо Землі. З його ж допомогою екіпаж "Союзу-9" робив орієнтацію за зірками.
Не жарко і не холодно
Звертаючись навколо Землі, корабель поринає то в сліпучі розпечені промені Сонця, то в темряву морозної космічної ночі. А космонавти працюють у легких спортивних костюмах, не відчуваючи ні спеки та ні холоду, бо в кабіні постійно підтримується звична для людини кімнатна температура. Відмінно почуваються в цих умовах і прилади корабля - адже людина створювала їх для роботи у нормальних земних умовах.
Космічний корабель нагрівають не тільки пряме сонячне проміння. Близько половини всього сонячного тепла, що падає на Землю, відбивається нею назад у космос. Ці відбиті промені додатково підігрівають корабель. На температуру відсіків впливають і прилади та агрегати, що працюють усередині корабля. Більшу частину споживаної ними енергії де вони використовують за прямим призначенням, а виділяють як тепла. Якщо не відводити це тепло від корабля, то спека в герметичних відсіках незабаром стане нестерпною.
Захист космічного корабля від зовнішніх теплових потоків, скидання надлишкового тепла в космос - ось основні завдання системи терморегулювання.
Перед польотом корабель одягають у шубу екранно-вакуумної ізоляції.Така ізоляція складається з багатьох шарів тонкої металізованої плівки, що чергуються, - екранів, між якими в польоті утворюється вакуум. Це надійна перешкода на шляху спекотних сонячних променів. У проміжках між екранами прокладені шари склотканини або інших пористих матеріалів.
На всі частини корабля, які з тих чи інших причин не ховаються екранно-вакуумною ковдрою, наносяться покриття, здатні більшу частинупроменистої енергії відбивати назад у космос. Наприклад, поверхні, вкриті окисом магнію, поглинають лише четверту частину падаючого на них тепла.
І все-таки, використовуючи лише такі пасивнізасоби захисту, неможливо вберегти корабель від перегріву. Тому на пілотованих космічних апаратах застосовуються більш дієві активнізасоби терморегулювання.
На внутрішніх стінках герметичних відсіків плутанина металевих трубок. У них циркулює спеціальна рідина. теплоносій.Зовні корабля встановлюється радіатор-холодильник,поверхня якого не закрита екранно-вакуумною ізоляцією. З ним з'єднуються трубки активної системи терморегулювання. Нагріта всередині відсіку рідина-теплоносій перекачується в радіатор, який "викидає", випромінює непотрібне тепло космічний простір. Потім охолоджена рідина знову повертається в корабель, щоб розпочати все спочатку.
Тепле повітря легше за холодне. Нагріваючись, він піднімається нагору; витісняючи вниз холодні, важчі шари. Відбувається природне перемішування повітря. конвекція.Завдяки цьому явищу термометр у вашій квартирі, в який би кут ви його не поставили, покаже майже одну й ту саму температуру.
У невагомості таке перемішування неможливе. Тому для рівномірного розподілутепла по всьому обсягу кабіни космічного корабля в ній доводиться влаштовувати примусову конвекцію за допомогою звичайних вентиляторів.
У космосі як Землі
На землі ми не думаємо про повітря. Ми їм просто дихаємо. У космосі дихання стає проблемою. Навколо корабля космічний вакуум, порожнеча. Щоб дихати, космонавти мають брати із собою запаси повітря із Землі.
Людина за добу споживає близько 800 л кисню. Зберігати його на кораблі можна в балонах або газоподібному стані під великим тиском, або в рідкому вигляді. Однак 1 кг такої рідини "тягне" за собою в космос 2 кг металу, з якого виготовлені кисневі балони, а стислий газ ще більше - до 4 кг на 1 кг кисню.
Але можна обійтися без балонів. В цьому випадку на борт космічного корабля завантажують не чистий кисень, а хімічні речовини, що містять його у зв'язаному вигляді. Багато кисню в оксидах та солях деяких лужних металів, у відомій всім перекису водню. Причому оксиди мають ще одну дуже істотну гідність: одночасно з виділенням кисню вони очищають атмосферу кабіни, поглинаючи шкідливі для людини гази.
Організм людини безперервно споживає кисень, виробляючи при цьому вуглекислий газ, окис вуглецю, водяну пару та багато інших речовин. Нагромадившись у замкнутому обсязі відсіків корабля, окис вуглецю та вуглекислий газ можуть спричинити отруєння космонавтів. Повітря кабіни постійно пропускається через судини з окислами лужних металів. При цьому відбувається хімічна реакція: виділяється кисень, а шкідливі домішки поглинаються Наприклад, 1 кг надперекису літію містить 610 г кисню і може поглинути 560 г вуглекислого газу. Для очищення повітря герметичних кабін застосовують також випробуване ще перших протигазах активоване вугілля.
Крім кисню космонавти беруть у політ запаси води та їжі. Звичайна водопровідна водазберігається у міцних ємностях із поліетиленової плівки. Щоб вода не псувалася і не втрачала смаку, до неї додають невелику кількість спеціальних речовин - так званих консервантів. Так, 1 мг іонного срібла, Розчинений в 10 л води, зберігає її придатною для пиття протягом півроку.
Від бачка із водою відходить трубка. Вона закінчується мундштуком із замикаючим пристроєм. Космонавт бере мундштук у рот, натискає на кнопку замикаючого пристрою та всмоктує воду. Тільки так можна пити у космосі. У невагомості вода вислизає з відкритих судин і, розпадаючись на дрібні кульки, плаває кабіною.
Замість пастоподібних пюре, які брали із собою перші космонавти, екіпаж "Союзу" харчується звичайною "земною" їжею. Корабель має навіть мініатюрну кухню, де розігрівають готовий обід.
На передстартових фотографіях Юрій Гагарін, Герман Тітов та інші першовідкривачі космосу одягнені у скафандри,усміхнені обличчя дивляться на нас крізь шибки гермошоломів.І зараз людина не може вийти в відкритий космосабо поверхню іншої планети без скафандра. Тому системи скафандрів постійно вдосконалюються.
Скафандр часто порівнюють із зменшеною до розмірів тіла людини герметичною кабіною. І це слушно. Скафандр не один костюм, а кілька, що одягаються один на одного. Верхній теплостійкий одяг пофарбований в білий колір, що добре відображає теплові промені. Під верхнім одягом – костюм з екранно-вакуумної теплоізоляції, а під ним – багатошарова оболонка. Це забезпечує скафандр повну герметичність.
Хто хоч раз одягав гумові рукавички чи чоботи, знає, як незручний костюм, що не пропускає повітря. Але космонавти не відчувають таких незручностей. Їх позбавляє людини система вентиляції скафандра. Рукавички, черевики, шолом завершують "вбрання" космонавта, що виходить у відкритий космос. Ілюмінатор шолома забезпечений світлофільтром, що захищає очі від засліплюючих сонячних променів.
На спині у космонавта ранець. У ньому запас кисню на кілька годин та система очищення повітря. Ранець з'єднаний зі скафандром гнучкими шлангами. Провід зв'язку та страхувальний канат – фал з'єднують космонавта з кораблем. "Плавати" у космосі космонавту допомагає невеликий реактивний двигун. Таким газовим двигуном як пістолета користувалися американські космонавти.
Корабель продовжує політ. Але космонавти не відчувають самотності. Сотні невидимих ниток пов'язують їх із рідною Землею.
Як тільки космічний корабель або орбітальна станція відокремлюються від останнього ступеня ракети, що виносить їх у космос, вони стають об'єктами роботи для фахівців у Центрі управління польотом.
Головний зал управління - просторе приміщення, заставлене рядами пультів, за якими розмістилися фахівці, - вражає зосередженою тишею. Порушує її лише голос оператора, який веде зв'язок із космонавтами. Вся передня стіна залу зайнята трьома екранами та кількома цифровими табло. На найбільшому центральному екрані - барвиста карта світу. Синьою синусоїдою пролягла на ній дорога космонавтів – так виглядає розгорнута на площині проекція орбіти космічного корабля. Повільно рухається по синій лінії червона точка – корабель на орбіті. На правому та лівому екранах бачимо телевізійне зображення космонавтів, перелік основних операцій, що виконуються у космосі, параметри орбіти, плани роботи екіпажу найближчим часом. Над екранами світяться цифри. Вони показують московський часта час на борту корабля, номер чергового витка, доба польоту, час чергового сеансу зв'язку з екіпажем.
Над одним із пультів табличка: «Керівник балістичної групи». Балістики відають рухом космічного апарату. Це вони розраховують точний часстарту, траєкторію виведення на орбіту, за їх даними відбуваються маневри космічних кораблів, стикування їх з орбітальними станціямита спуск на Землю. Керівник балістиків стежить за інформацією, що надходить із космосу. Перед ним на невеликому телеекрані колонки цифр. Це сигнали з корабля, що пройшли складну обробку на електронних. обчислювальних машинах(ЕОМ) Центру.
ЕОМ різних моделей становлять у Центрі цілий обчислювальний комплекс. Вони сортують інформацію, оцінюють достовірність кожного виміру, обробляють та аналізують телеметричні показники (див. Телемеханіка). Що секунди в Центрі виконуються мільйони математичних операційі кожні 3 секунди ЕОМ оновлюють інформацію на пультах.
У Головному залі знаходяться люди, які безпосередньо беруть участь в управлінні польотом. Це керівники польоту та окремих групспеціалістів. В інших приміщеннях центру працюють так звані групи підтримки. Вони планують політ, знаходять найкращі шляхидля виконання прийнятих рішеньконсультують сидять у залі. До груп підтримки входять фахівці з балістики, конструктори різних систем космічного апарату, лікарі та психологи, вчені, які розробили наукову програмупольоту, представники командно-вимірювального комплексу та пошуково-рятувальної служби, а також люди, які організовують дозвілля космонавтів, готують для них музичні передачі, радіозустріч з сім'ями, відомими діячаминауки та культури.
Центр управління не лише керує діяльністю екіпажу, стежить за функціонуванням систем та агрегатів космічних апаратів, а й координує роботу численних наземних та корабельних станцій стеження.
Навіщо потрібно багато станцій зв'язку із космосом? Справа в тому, що кожна станція може підтримувати зв'язок з космічним кораблем, що летить, дуже недовго, так як корабель швидко виходить із зони радіовидимості даної станції. А тим часом обсяг інформації, якою обмінюються через станції стеження корабель та Центр управління польотом, дуже великий.
На будь-якому космічному апараті встановлено сотні датчиків. Вони вимірюють температуру та тиск, швидкості та прискорення, напруги та вібрацію в окремих вузлах конструкції. Регулярно вимірюється кілька сотень параметрів, що характеризують стан бортових систем. Датчики перетворять значення тисяч різних показниківелектричні сигнали, які потім по радіо автоматично передаються на Землю.
Всю цю інформацію потрібно обробити та проаналізувати якнайшвидше. Природно, що фахівці станцій що неспроможні обійтися без допомоги ЕОМ. На станціях стеження обробляється менша частина даних, а основна маса з проводів і радіо - через штучні супутникиЗемлі «Блискавка» - передається до Центру управління.
Коли космічні апарати проходять над станціями стеження, визначаються параметри їх орбіт та траєкторій. Але тим часом напружено працюють як радіопередавачі корабля чи супутника, а й їх радіоприймачі. Вони приймають численні команди із Землі, з Центру управління. За цими командами включаються або вимикаються різні системита механізми космічного апарату, змінюються програми їхньої роботи.
Уявімо, як працює станція стеження.
У небі над станцією стеження з'являється і повільно рухається маленька зірочка. Плавно обертаючись, слідкує за нею багатотонна чаша приймальної антени. Ще одна антена - передавальна - встановлена за кілька кілометрів звідси: на такій відстані передавачі вже не заважають прийому сигналів із космосу. І так відбувається на кожній наступній станції стеження.
Усі вони розташовані у місцях, над якими пролягають космічні траси. Зони радіовидимості сусідніх станцій частково перекриваються одна одною. Ще не повністю вийшовши з однієї зони, корабель уже потрапляє до іншої. Кожна станція, закінчивши розмову з кораблем, передає його іншій. Космічна естафета продовжується і за межами нашої країни.
Задовго до польоту космічного апарату виходять у море плавучі станції стеження. спеціальні суднаекспедиційного флоту Академії наук СРСР У різних океанах несуть вахту суду «космічного» флоту. Його очолює науковий корабель "Космонавт Юрій Гагарін", 231,6 м у довжину, 11 палуб, 1250 приміщень. Чотири великі чаші антен корабля посилають і приймають сигнали з космосу.
Завдяки станціям стеження ми не лише чуємо, а й бачимо мешканців космічного будинку. Космонавти регулярно проводять телерепортажі, показують землянам їхню планету, Місяць, розсипи зірок, що яскраво сяють на чорному небі...
Багато найскладніших завдань автоматичного керування космічними об'єктамивиникає при управлінні пілотованими ракетно-космічними комплексами, призначеними для здійснення польоту людини на Місяць та повернення на Землю. Як приклад, можна розглянути систему управління американським космічним кораблем «Аполлон», розрахованим на екіпаж, що складається з трьох осіб.
Загалом такий космічний корабель складається з трьох відсіків, що виводяться на траєкторію польоту до Місяця за допомогою потужної ракети-носія.
Командний відсік спроектований для входу в атмосферу, і в ньому більшу частину польоту знаходяться всі три члени екіпажу. У допоміжному відсіку розташовані рухові системи, Що забезпечують можливість виконання маневрів, джерела живлення та ін. Для посадки на Місяць передбачається використовувати спеціальний відсік, в якому в цей час будуть два члени екіпажу, а третій астронавт при цьому здійснюватиме політ по селеноцентричній орбіті.
Система керування та навігації такого космічного корабля є бортовою системою, що застосовується для визначення положення та швидкості апарату, а також для керування маневрами. Частини цієї системи розташовані як у командному відсіку, так і у відсіку, призначеному для здійснення посадки на Місяць. Кожна частина містить пристрої для запам'ятовування орієнтації в інерційному просторі та вимірювання перевантажень, пристрої для проведення оптичних вимірювань, щити приладів і пульти управління, пристрої для виведення даних на індикатори і бортову цифрову обчислювальну машину.
Схема польоту космічного корабля "Аполлон"
Траєкторія польоту місячного корабля складається з активних ділянок та ділянок польоту за інерцією. Завдання системи управління цих ділянках певною мірою різняться.
Під час польоту за інерцією необхідно знати положення апарату та його швидкість, тобто вирішувати навігаційні завдання. При цьому використовується інформація, одержувана з наземних станційстеження за польотом космічного апарату, дані щодо визначення положення апарату щодо зірок, Землі та Місяця, отримані за допомогою бортових оптичних пристроїв, та дані радіолокаційних вимірювань. Після збору зазначеної інформації стає можливим визначення положення апарату, його швидкості та маневру, необхідного для влучення в задану точку. На ділянках вільного польоту, і особливо у періоди збирання навігаційної інформації, часто виникає у забезпеченні орієнтації апарату. Під час виконання маневрів використовується платформа, стабілізована у просторі з допомогою гіроскопів.
На платформі встановлюються акселерометри, що вимірюють прискорення та забезпечують інформацією бортову обчислювальну машину. При керуванні апаратом перед посадкою на Місяць потрібно знати його початкову швидкістьта становище. Інформація про ці величини формується на ділянках польоту за інерцією.
Стисло розглянемо завдання, які має вирішувати система управління та навігації на різних етапах програми.
Виведення на геоцентричну орбіту. При запуску ракети-носія управління здійснюється системою, встановленою в передній частині ракети-носія. На ділянці виведення, проте, система командного відсіку виробляє команди, які можна використовувати у разі відмови системи управління ракети-носія. Крім того, система управління командного відсіку видає екіпажу інформацію про точність виведення апарата на задану геоцентричну орбіту.
Космічний апарат і останній ступінь ракети-носія здійснюють один або кілька витків по геоцентричній орбіті. На цьому етапі навігаційні вимірювання, що проводяться за допомогою бортового обладнання, виконуються з метою перевірки правильності його функціонування. Оптичні елементи системи управління командного відсіку використовуються для уточнення положення та швидкості апарату. Дані, отримані за допомогою бортових пристроїв, використовуються спільно з даними, що передаються з станцій наземних спостереження.
Ділянка вільного польоту до Місяця. Апарат відокремлюється від останнього ступеня ракети-носія незабаром після сходу з геоцентричної орбіти. Початкові положеннята швидкість апарату точно визначаються як за допомогою бортових систем, так і наземних станцій. Коли траєкторію апарата точно визначено, може виконуватися корекція траєкторії. Зазвичай передбачається можливість виконання трьох коригувальних маневрів, причому кожен із них може призвести до зміни швидкості апарату на величину до 3м/сек. Перша корекція траєкторії може бути виконана приблизно через годину після старту геоцентричної орбіти.
Перше завдання системи управління місячного відсіку полягає в забезпеченні точного виконання маневру, при якому місячний відсік за рахунок зміни його швидкості на кілька сотень метрів в секунду виводиться на траєкторію, що закінчується на висоті 16 км в околицях. заданої точкипосадки. Початкові умови виконання цього маневру визначаються з допомогою навігаційного устаткування командного відсіку. Дані вводяться у систему управління місячного відсіку вручну.
Ділянка посадки на поверхню Місяця. встановлений системоюуправління місячного відсіку, запускаються посадкові двигуни, що зменшують швидкість спуску місячного відсіку. На початковому етапі наведення відсіку за допомогою інерційної системивимірюються прискорення та забезпечується необхідна орієнтація апарату. При подальшому керуванні посадкою, після того як висота та швидкість відсіку впадуть до заданих меж, використовуватиметься радіолокатор. У той же час члени екіпажу забезпечують орієнтацію відсіку за допомогою спеціальних позначок, нанесених на ілюмінатор, та інформації, що надходить з обчислювальної машини. Система управління має забезпечити найбільш ефективне використанняпалива при здійсненні м'якої посадки у заданому місці.
Етап перебування на поверхні Місяця. Коли місячний відсік знаходиться на поверхні Місяця, спеціальний радіолокатор, який використовується також і для забезпечення зустрічі відсіків на орбіті, здійснює стеження за командним відсіком точного визначенняположення орбіти командного відсіку щодо точки посадки.
Етап старту з поверхні Місяця. Для відповідних початкових умов обчислювальна машинавідсіку визначає траєкторію, що забезпечує зустріч із командним відсіком, що здійснює політ по орбіті супутника Місяця, і видається команда на зліт. За допомогою інерційної системи відбувається наведення місячного відсіку та визначається момент вимкнення двигуна. Після вимкнення двигуна місячний відсік здійснює вільний політ траєкторією, близькою до траєкторії командного відсіку.
Етап польоту по проміжній траєкторії. Радіолокатор, встановлений на місячному відсіку, дозволяє отримати інформацію про відносне положення обох відсіків. Після уточнення взаємного розташуваннятраєкторій можна проводити їх корекцію аналогічно до того, як це робилося на ділянці польоту до Місяця.
Етап зустрічі на селеноцентричній орбіті. відносну швидкістьміж відсіками. Управління стикуванням відсіків може виконуватися вручну або автоматично.
Повернення до Землі. Повернення командного та допоміжного відсіку до Землі виконується аналогічно етапу польоту до Місяця з проведенням корегуючих маневрів. Наприкінці цієї ділянки навігаційна система має точно визначити початкові умовидля входу в атмосферу та забезпечити вхід у відносно вузький «коридор», обмежений зверху та знизу.
Вхід в атмосферу. На ділянці входу в атмосферу за даними про перевантаження та орієнтацію апарату, що отримується з інерційної системи, здійснюється управління рухом відсіку за допомогою зміни його кута крену. Командний відсік є осесиметричним тілом, але його центр маси не лежить на осі симетрії і при польоті на балансувальному куті атаки аеродинамічна якість апарата становить близько 0,3. Це дозволяє, змінюючи кут крену, змінювати кут атаки і таким чином здійснювати керування польотом поздовжньої площини. При вході в атмосферу Землі відбувається аеродинамічний гальмування командного відсіку. При цьому його швидкість знижується з другої космічної до швидкості трохи меншою, ніж перша космічна (кругова). Після першого занурення в атмосферу апарат переходить на балістичну траєкторію, виходячи за межі атмосфери, а потім знову входить у щільні атмосферні шари і переходить на траєкторію спуску. Етап управління космічним кораблем при першому зануренні в атмосферу є надзвичайно відповідальним, оскільки, з одного боку, система управління повинна забезпечити підтримку перевантажень та аеродинамічного нагріву в заданих межах, а з іншого - забезпечити необхідну величину підйомної сили, при якій буде досягнута необхідна дальність і приземлення корабля у заданому районі.
* Аеродинамічною якістю називається відношення величини підйомної сили до сили лобового опору.
Управління космічним кораблем на ділянці другого занурення може здійснюватися за аналогією з керуванням у разі зниження кораблів-супутників.
Наука та техніка управління космічними літальними апаратами знаходиться ще в початковому періодісвого розвитку. За десятиліття, що минуло від часу запуску першого штучного супутника Землі, вона зробила величезні успіхиі вирішила багато найважчих проблем, проте перспективи її розвитку ще грандіозніші.
Удосконалення засобів обчислювальної техніки, мікромініатюризація елементів електронних пристроїв, розвиток засобів обробки та передачі інформації, побудова вимірювально-інформаційних пристроїв на нових фізичні принципи, розробка нових принципів та пристроїв орієнтації, стабілізації та управління відкривають неосяжні горизонти створення досконалих пілотованих та безпілотних космічних. літальних апаратів, які допоможуть людині пізнати таємниці Всесвіту та послужать вирішенню багатьох практичних завдань.
Ігри про космос складно уявити без управління космічним кораблем. Тим не менш у більшості космостратегій кораблі являють собою лише ще один юніт, який можна обвести рамочкою і відправити трощити супротивника. Список ігор, у яких менеджмент корабля займає так само важливе місце в геймплей, як і «піу-харч» у невагомості, значно коротший. Тому в нашому топі ви знайдете екшени та симулятори космічних польотівна PC, в яких для досягнення перемоги вам потрібно освоювати та апгрейдити свій крафт.
ММО
1. Star Conflict
Ця сесійна онлайн грапро космічні кораблі, розроблена російською студією StarGem Inc і видається справжнім монстром російського геймдева, компанією Gaijin Entertainment, пропонує вам сісти за штурвал обраного вами корабля і з головою поринути у динамічні битви проти ботів, рейд-босів та живих. Окрім сесійного формату, тут доступна і сюжетна кампанія у відкритому світі.
Гра відрізняється яскравою та соковитою графікою, досить зручним управлінням (що в цілому нехарактерно в повному 3D), величезний вибірдоступні для прокачування кораблів і високий онлайн на серверах. Завантажити клієнт гри можна на офіційному сайті Gaijin.
2. Star Trek Online
Гарні ігриз кіно, на жаль, вважаються величезною рідкістю. Хороші ігри на телесеріалах і зовсім можна перерахувати на пальцях. І нехай Star Trek Online не назвеш шедевром космічних ММОРПГ, але звання як мінімум «непоганої гри» цей проект все-таки заслуговує.
3. Entropia Universe
4. Зіркові Примари
5. EVE Online
Топ ігор про космічні кораблі на ПК немислимий без цієї грандіозної ММО з надмасштабними битвами та величезною кількістю гравців на серверах, адже в кожний момент часу в ігровому світі знаходяться десятки тисяч геймерів – і це незважаючи на те, що у травні 2018 року EVE виповнилося солідних 15 років.
Мало ММО можуть похвалитися такою тривалістю життя. Досягти такого успіху грі допоміг гігантський ігровий світ, величезна різноманітність кораблів і модулів і безліч доступних вивчення професій, серед яких як бойові скіли, і навички крафта.
6. Elite: Dangerous
Грати в «Еліту» – доля обраних поціновувачів жанру хардкорних космосимів. Ніхто не вестиме вас за ручку, розжовуватиме деталі управління або підкидатиме на старті крутий шмот – у вас тільки корабель, 1000 кредитів і безліч шляхів, що лежать перед вами.
Поодинокі
1. FTL: Faster Than Light
На відміну від більшості ігор нашої добірки, в яких перед гравцем ставляться масштабні та амбітні цілі, у FTL на перший погляд все простіше – потрібно лише довести корабель з пункту А до пункту Б.
Диявол, як завжди, криється в деталях - загибель кожного члена екіпажу тут майже необоротна, втрата корабля означає провал місії, а подорож виявляється повною зустрічей з повстанцями, піратами, агресивними космітами. Суть геймплея полягає у грамотному розподілі екіпажу та енергії корабельного реактора між різними відсіками.
2. Space Rangers HD: A War Apart
HD-перевидання легендарного хіта початку двохтисячних років порадує геймерів не тільки помітно погарнілою графікою, а й тоннами нових квестів (включаючи текстові, що так полюбилися гравцям).
Не обійшлося і без нового обладнання і корпусів кораблів і навіть додаткової сюжетної кампанії, присвяченої протистоянню потужному піратському флоту, що вирішив вторгнутися в системи Коаліції просто посеред хаосу війни з Домінаторами.
3. Rebel Galaxy
Якщо більшість ігор нашого топу пропонують вам спробувати себе в ролі пілота зіркового винищувача, то Rebel Galaxy повністю присвячена управлінню грандіозними лінійними кораблями, що несуть тисячі винищувачів та сотні збройових турелів.
Геймплей тут більше схожий морські битви XVII століття, ніж на швидкісні заруби типу Star Conflict - кораблі статечно сходяться, розвертаються бортами і обрушують один на одного теравати лазерно-плазмової люті.
4. Серія Х
Ігри цієї знаменитої серії дозволяють геймерам відчути себе справжнім адміралом зіркового флоту – адже в цьому космосимі можна не тільки особисто пілотувати винищувачі та величезні лінкори, але й створювати з'єднання з кораблів, що належать вам, і відправляти їх виконувати завдання самостійно.
У результаті кожна з ігор серії поєднує драйв заруб у дусі Elite з розмахом стратегій типу Master of Orion.
5. Everspace
За часів, коли навіть творці серії Elite здалися та клепають ММО, німецька компанія Rock Fish Games наважилася випустити сингл-онлі космосим.
Everspace вдається поєднувати якісну графіку, оптимізацію двигуна (що рідкість для ігор 2017 року), динамічний геймплей, продуману систему пошкоджень модулів корабля і зручне управління (що не дуже характерно для космосимів). А ось за хардкорністю та закрученістю сюжету Everspace поступається багатьом іншим іграм з нашого топу.
6. Freelancer
У перші місяці після релізу російські геймери зустріли цю гру мало не захоплено - адже по суті вона відтворювала цей геймплей «Космічних рейнджерів», та ще й у повному 3D і з можливістю особисто побігати по планетах і космічним базам.
Що ще потрібне для щастя? Як виявилось – потрібні побічні квести, якими рясніють більш успішні ігри з нашого топу. Freelancer можна пройти один раз, захопитися чудовою за мірками 2003 року графікою та різноманітністю доступних кораблів.
Де придбати: знайти гру в офіційних цифрових сервісах не вдалося.