Раздел 3. 1. Этапы и задачи определения основных параметров

космических транспортних аппарата и системы.

-- 4 часа.

(Занятие 35) 3.1.1. Определение системных характеристик космической

транспортной системы и составляющих ее аппаратов.

– 2 часа.

(Занятие 36) 3.1.2. Определение и оценки баллистических характеристик аппаратов космической транспортной системы --2 часа.

Вопросы и ответы по разделу 3.1.

Раздел 3. 2. Определение и оценка технолого-производственных характеристик космической транспортной системы --6 часов.

(Занятие 37) 3.2.1. Определение и оценка весовых характеристик

аппаратов космической транспортной системы

--2 часа.

(Занятие 38) 3.2.2. Определение и оценка технологических

характеристик аппаратов космической

транспортной системы --2 часа.

(Занятие 39) 3.2.3. Определение и оценка структуры и характеристик

фаз жизненного цикла и особенностей эксплуатации

и модернизации космической транспортной системы

– 2 часа.

Вопросы и ответы по разделу 3.2.

Приложения:

1. Прикладные математические методы баллистического расчета траекторий космических ракетных аппаратов

2. Перелетные задачи между космическими орбитами и методы их решения

3. Инженерная записка на космическую транспортную систему

Земля – Луна для промышленного освоения Луны

4. Метод формирования перспектив

5. Будущее Земли и человечества: роль и место космонавтики

Занятие 1. Введение в предмет. Что такое космонавтика?

Космонавтика – понятие современное. Мы понимаем под этим термином полеты в заатмосферное, космическое пространство. Начало этих полетов – дело последних десятилетий. Но мы понимаем, что они стали возможны лишь как результат всемирного развития человеческой культуры в самом глубоком и широком смысле этого слова. Термин «космонавтика» состоит из двух слов: «космическая» и «навигация». Но слово «навигация» употребляется и для путешествий по Земле. А Земля – тело космическое. Люди задолго до космических полетов путешествовали по Земле. При этом они использовали открытый космос – звездное небо как космический навигационный прибор. Он работал на навигацию по космическому телу «Земля» задолго до современных космических полетов. Это была предфаза космической навигации, предыстория космонавтики.

В ходе ее развития интенсивно изучалось звездное небо. Было понято, что небесные тела делятся на два класса: одни непосредственно связаны с небесной сферой как единая система тел, другие (в том числе и Солнце) совершают по сфере сложные не совсем регулярные эволюции. Это различие породило догадку о системе космических объектов, непосредственно связанных с Солнцем. В дальнейшем они составили Солнечную систему. Где-то, порядка пятисот лет назад это представление вызвало замену геоцентрической (в центре мироздания Земля) системы Птолемея, которая просуществовала две тысячи лет и освящалась церковью, на гелиоцентрическую (Солнечную систему) Коперника. Этому с разных сторон способствовало развитие всей суммы технологий, в частности технологии литья и шлифования стекла, давшая миру оптику вообще и телескоп непосредственно для наблюдения и изучения звездного неба. Сотни ученых стали изучать, с невиданной до селе точностью и строгостью фиксации координаты положения планет, их спутников и комет. Технология изготовления бумаги, завезенная из Китая еще Марко Поло, книгопечатанье, и университеты позволили сохранять и продолжать исследования вчерашнего дня и получать новые им подтверждения и выводы.

Развитие математики (в частности, аналитической геометрии) подготовило возможность пересчета координат небесных тел из одной системы координат в другую. Все было готово для открытия закона движения небесных тел, закона космической навигации уже в нашем значении этого слова. Первый шаг в этом направлении был сделан астрономом Кеплером. По данным своих двадцатилетних наблюдений он сделал эмпирический вывод, сформулированный в трех законах. Напрашивался единый закон - всеобщий закон притяжения тел, объясняющий законы Кеплера. Этот закон открыл Исаак Ньютон. Он дал ему название закона всемирного тяготения. Он лег в основу небесной механики. Движение небесных тел стало определенным, как движение шестеренок часового механизма. Небесная механика - первая часть теоретической космонавтики, позволяющая определять траектории пассивного движения тел (под действием только закона всемирного тяготения) в космическом пространстве. Она есть развитие идеи об использовании звездного неба для космонавтики уже за пределами космического тела Земля.

Но для вывода тел на космические орбиты (траектории пассивного движения) нужны активные участки движения тел под действием сил другой природы. Физику этой природы нужно было открыть и разработать теорию технических средств, реализующих эту физику. Теоретическая космонавтика вышла в период разработки второй своей части: теории транспортного средства космических полетов. Небесная механика позволила вычислять скорости и расстояния пассивного движения. Стало ясно, что человек на Земле еще не имеет таких средств, которые обеспечили бы ему необходимые скорости и расстояния. Поэтому со второй частью пришлось подождать. Ее стали осваивать писатели нарождающейся научной фантастики. Хорошо известна повесть Жюля Верна «С Земли на Луну». В конце XIX века повесть «Вне Земли» написал К.Э.Циолклвский. Но в начале XX века он пришел к выводу о возможности использования в качестве транспортной машины для космических полетов известной с древности ракеты. И это был выход на теоретическую космонавтику по ее второму вопросу.

Ракетный аппарат в качестве физической силы, которую он использует для своего разгона, имеет силу реакции относительно рабочего тела, которое находится на его борту и которое покидает борт с большой скоростью. В варианте космической ракеты оно должно было обладать высокой энергией. В Китае задолго до космической ракеты ракета как транспортный аппарат была известна, но в варианте пороховой ракеты (дымный, черный порох). Поэтому больших скоростей такая ракета обеспечить не могла. Опираясь на развитие физики, химии и инженерного искусства конца XIX века, Циолковский переоткрыл ракету как космическую транспортную машину. Но путь этого открытия не был одним эвристическим мгновеньем. Он потратил на него более двадцати лет. Теория его ракеты изложена им в четырех статьях под общим названием: «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Первая – 1903 года, вторая и третья – 1911 – 1912 годов, четвертая – 1929 года. Если в первой статье расчеты давали лишь хорошее приближение ракеты к космическим скоростям, то в последней задача была решена кардинально: ракета в варианте многоступенчатой ракеты за счет уменьшения веса полезной нагрузки могла обеспечить любую скорость.

Этот успех теоретической космонавтики воодушевил мировую инженерную общественность на организацию работ по реактивному движению на общественной основе. Десятки ученых в разных странах ставили и решали вопросы конструкции, технологии и эксплуатации ракет. Государственные структуры мало интересовала идея межпланетных путешествий, но их интересовало военное использование ракеты. Конец двадцатых, начало тридцатых годов XX века характерны подготовкой новой войны. Особую роль в использовании ракет для военных целей играла Германия, обиженная результатами первой мировой войны. В конце тридцатых годов космическую ракету одели в военный мундир. Разработки, необходимые для космических ракет, были засекречены и потеряли свою космическую направленность. Но и в таком, несобственном виде космическая ракета постепенно приобретала черты своей завершенности.

Здесь необходимо напомнить, что в 1903 году, одновременно с открытием космической ракеты и началом развития ее теории, в Америке братья Райт совершили первый моторный полет на самолете - планере. До того моторный полет на планерах не удавался. Началась эпоха практической авиации. Практическая авиация, кроме прочего, в значительной степени подготовила не только ракетное направление науки, техники и производства, но и непосредственно космическую их реализацию. Здесь и государственные структуры постепенно меняли свое отношение к космическим полетам. Интерес к космическим исследованиям постепенно перерастал чисто научный интерес и становился достоянием различных слоев населения Земли. Земляне оказались в большей степени патриотами своей истории, чем предполагали лидеры и элита общества. Это особенно ярко вскрылось, когда был запущен первый искусственный спутник Земли. Даже Советские руководители не были готовы к всеобщему ликованию землян. Этот факт показал, что люди видят в космонавтике нечто большее, чем материальную ценность, измеряемую деньгами. Космонавтика вышла за эти пределы к вопросу об отношениях между людьми на Земле. Можно ли стать надпланетной, космической цивилизацией, решая вопросы своего развития в игровом конфликте? За космонавтикой стоит тень надежды решения вопроса о бесконфликтном, однокритериальном (для всех и каждого) методе развития человечества. Космическая будущность есть будущность не индивидуалистских, а общественных приоритетов.

Кто - то скажет: «Это декларация, не имеющая под собой почвы! Космонавтика – научно-техническая область деятельности, а отношения людей требует гуманитарного подхода. Здесь почвой может быть только философско –социальные деятельность и знания».

Но обратим внимание на то, что уже преодоление геоцентризма Птолемея и переход к Гелиоцентрической системе Коперника, казалось бы в сугубо научно-техническом аспекте, потеснили эгоцентрические тенденции в гуманитарно-философском аспекте развития общества. Солнечная система в мировоззрении сблизила людей и определила общий вектор преодоления гео-эгоцентризма, и далее преодоления планетной ограниченности людей. Появились сочинения философско-социальной направленности, разрабатывающие всю гамму вопросов этой области знаний. Особенно она проявила себя в трудах русских ученых - космистов, среди которых вновь выделяется К.Э.Циолковский. Итожа сказанное выше, подчеркнем, что понятие «космонавтика» есть понятие многоплановое и исторически развивалось из единого корневища человеческой культуры. Её простейшие элементы: звездное небо, ракетный аппарат и философко-социальное преодоление планетной ограниченности людей есть её базис, как одного из направлений деятельности. Кажется, Лейбниц сказал, что природа дала нам две тайны: звездное небо над нами и нравственный закон внутри нас. По пути их разгадки космонавтика ищет и находит средства их решения. Таковым в нашу эпоху стала ракета.