Большая энциклопедия нефти и газа. Американские космические аппараты «Вояджер. Внешние элементы конструкции

Отправка аппаратов к Марсу и Венере стали обыденностью для исследователей NASA и ЕКА. СМИ всего мира, последнее время подробно освещают приключения марсоходов Curiosity и Opportunity. Однако исследования внешних планет требуют намного большего терпения от учёных. Ракеты-носители пока не имеют достаточной мощности, чтобы отправить массивные космические аппараты непосредственно к планетам-гигантам. Поэтому учёным приходится довольствоваться компактными зондами, которые должны использовать так называемые гравитационные манёвры по облёту Земли и Венеры, чтобы получить достаточный импульс для полёта к поясу астероидов и за его пределы. Преследование астероидов и комет является ещё более сложной задачей, так как у этих объектов нет достаточной массы, чтобы удержать на своей орбите быстро движущиеся космические аппараты. Проблемой также являются источники энергии, обладающие достаточной ёмкостью, чтобы питать аппарат.

В общем, все эти миссии, целью которых является изучение внешних планет, очень амбициозны и поэтому заслуживают особого внимания. Look At Me рассказывает о тех, которые действуют в настоящее время.

New Horizons
(«Новые горизонты»)

Цель: изучение Плутона, его спутника Харона и пояса Койпера
Продолжительность: 2006-2026
Дальность полёта: 8,2 млрд км
Бюджет: около $650 млн

Одна из самых интересных миссий NASA нацелена на изучение Плутона и его спутника Харона. Специально для этого космическое агентство 19 января 2006 года запустило аппарат New Horizons. Автоматическая межпланетная станция в 2007 году пролетела Юпитер, сделав около него гравитационный манёвр, который позволил ускориться благодаря полю притяжения планеты. Ближайшая точка сближения аппарата с системой Плутон - Харон произойдёт 15 июля 2015 года - в этот же момент New Horizons окажется в 32 раза дальше от Земли, чем Земля от Солнца.

В 2016-2020 годах аппарат, вероятно, изучит объекты пояса Койпера - области Солнечной системы, похожей на пояс астероидов, но примерно в 20 раз шире и массивнее его. Из-за очень ограниченного запаса топлива эта часть миссии до сих пор под вопросом.

Разработка автоматической межпланетной станции New Horizons Pluto-Kuiper Belt стартовала ещё в начале 90-х, но вскоре проект оказался под угрозой закрытия из-за проблем с финансированием. Власти США отдали приоритеты миссиям к Луне и Марсу. Но из-за того что атмосфера Плутона находится под угрозой замерзания (из-за постепенного удаления от Солнца), конгресс предоставил необходимые средства.

Масса аппарата - 478 кг , включая около 80 кг топлива. Размеры - 2,2×2,7×3,2 метра

New Horizons оборудован комплексом зондирования PERSI , включающим оптические приборы для съёмки в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, анализатор космического ветра SWAP, радиоспектрометр энергичных частиц EPSSI, блок с двухметровой антенной для изучения атмосферы Плутона и «студенческий счётчик пыли» SDC для измерения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера.

В начале июля 2013 года камера аппарата сфотографировала Плутон и его крупнейший спутник Харон с расстояния 880 млн километров. Пока фотографии нельзя назвать впечатляющими, но специалисты обещают, что 14 июля 2015 года, пролетая мимо цели на расстоянии 12500 километров, станция отснимет одно полушарие Плутона и Харона с разрешением около 1 км, а второе - с разрешением около 40 км. Также будут проведены спектральные съёмки и создана карта температур поверхности.

«Вояджер-1»

Voyager-1
и её окрестностей

«Вояджер-1» - Космический зонд NASA, запущенный 5 сентября 1977 года для изучения внешней части Солнечной системы. Вот уже 36 лет аппарат регулярно связывается с Сетью дальней космической связи NASA, удалившись на расстояние 19 млрд километров от Земли. На данный момент он является самым далёким рукотворным объектом.

Основная миссия «Вояджера-1» завершена 20 ноября 1980 года, после того как аппарат изучил систему Юпитера и систему Сатурна. Это был первый зонд, представивший подробные изображения двух планет и их спутников.

Последний год СМИ пестрили заголовками о том, что «Вояджер-1» покинул Солнечную систему. 12 сентября 2013 года NASA, наконец, официально объявило, что «Вояджер-1» пересёк гелиопаузу и вошёл в межзвёздное пространство. Как ожидается, аппарат продолжит свою миссию до 2025 года.

JUNO («Юнона»)

Цель: исследование Юпитера
Продолжительность: 2011-2017
Дальность полёта: более 1 млрд км
Бюджет: около $1,1 млрд

Автоматическая межпланетная станция НАСА Juno («Юнона») была запущена в августе 2011 года. Из-за того что ракета-носитель обладала недостаточной мощностью, чтобы вывести аппарат прямо на орбиту Юпитера, Juno пришлось сделать гравитационный манёвр вокруг Земли. То есть сначала аппарат долетел до орбиты Марса, а затем вернулся обратно к Земле, закончив её облёт лишь в середине октября этого года. Манёвр позволил аппарату набрать необходимую скорость, и в данный момент он уже находится на пути к газовому гиганту, исследовать который он начнёт 4 июля 2016 года. В первую очередь учёные надеются заполучить информацию о магнитном поле Юпитера и о его атмосфере, а также проверить гипотезу о наличии у планеты твёрдого ядра.

Как известно, Юпитер не имеет твёрдой поверхности, а под его облаками лежит слой смеси водорода и гелия толщиной около 21 тыс. км с плавным переходом от газообразной фазы к жидкой. Затем слой жидкого и металлического водорода глубиной 30-50 тыс. км. В центре него, по теории, может скрываться твёрдое ядро диаметром около 20 тыс. км

На борту Juno имеется микроволновый радиометр (MWR) , фиксирующий излучения, он позволит исследовать глубокие слои атмосферы Юпитера и узнать о количестве аммиака и воды в ней. Магнитометр (FGM) и прибор для регистрации положения относительно магнитного поля планеты (ASC) - эти приборы помогут изучить магнитосферу, динамические процессы в ней, а также представить её трёхмерную структуру. Также у аппарата имеются спектрометры и прочие датчики для исследования полярных сияний на планете.

Внутреннюю структуру планируется изучить путём измерения гравитационного поля в ходе программы Gravity Science Experiment

Основная камера космического корабля JunoCam, которая позволит отснять поверхность Юпитера во время максимальных сближений с ним (на высотах 1800-4300 км от облаков) с разрешением 3-15 км на пиксель. Остальные изображения будут иметь значительно более низкое разрешение (около 232 км на пиксель).

Камера уже была успешно протестирована - она сфотографировала Землю
и Луну во время облёта аппарата. Изображения были выложены в Сеть для изучения любителями и энтузиастами. Полученные изображения также будут смонтированы вместе в ролик, который продемонстрирует вращение Луны вокруг Земли с беспрецедентной точки обзора - прямо из глубокого космоса. По словам специалистов из NASA, «это будет очень отличаться от всего, что когда-либо раньше видели обычные люди».

«Вояджер-2»

Voyager-2
Исследует внешнюю часть Солнечной системы и межзвёздного пространства

«Вояджер-2» - космический зонд, запущенный NASAА 20 августа 1977 года, который исследует внешнюю часть Солнечной системы и межзвёздного пространства в конечном итоге. Фактически аппарат был запущен до «Вояджера-1», но тот набрал скорость и в итоге обогнал его. Зонд действует в течение 36 лет, 2 месяцев и 10 дней. Космический аппарат по-прежнему получает и передаёт данные через Сети дальней космической связи.

По состоянию на конец октября 2013 года, он находится на расстоянии 15 млрд километров от Земли. Его основная миссия закончилась 31 декабря 1989 года, после того как он успешно исследовал системы Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Ожидается, что «Вояджер-2» продолжит передавать слабые радиограммы как минимум до 2025 года.

DAWN
(«Доун», «Заря»)

Цель: исследование астероида Веста и протопланеты Церера
Продолжительность: 2007-2015
Дальность полёта: 2,8 млрд км
Бюджет: более $500 млн

DAWN - автоматическая космическая станция, которая была запущена в 2007 году для изучения двух самых больших объектов в поясе астероидов - Весты и Цереры. Уже 6 лет аппарат бороздит пространства космоса очень и очень далеко от Земли - между орбитами Марса и Юпитера.

В 2009 году он провёл манёвр в гравитационном поле Марса, набрав дополнительную скорость, и уже к августу 2011 года при помощи ионных двигателей вышел на орбиту астероида Весты, где провёл 14 месяцев, сопровождая объект на его пути вокруг Солнца.

На борту DAWN установлены две чёрно-белые матрицы (1024×1024 пикселя) с двумя объективами и цветными фильтрами. Также имеется детектор нейтронов и гамма-квантов (GraND) и спектрометр видимого и инфракрасного диапазонов (VIR) , анализирующий состав поверхности астероидов.

Веста - один из крупнейших астероидов в главном астероидном поясе. Среди астероидов занимает первое место по массе и второе по размеру после Паллады

Несмотря на то что аппарат имеет довольно скромное оснащение (по сравнению с вышеописанными), он отснял поверхность Весты с максимально возможным разрешением - до 23 метров на пиксель. Все эти изображения будут использованы для создания карты Весты высокого разрешения.

Одно из любопытных открытий DAWN состоит в том, что Веста имеет базальтовую кору и ядро из никеля и железа, также как Земля, Марс или Меркурий. Это значит, что в ходе формирования тела произошло разделение его неоднородного состава под влиянием гравитационных сил. То же самое происходит со всеми объектами на пути их превращения из космического камня в планету.

Dawn также подтвердил гипотезу о том, что Веста является источником метеоритов, обнаруженных на Земле и Марсе. Эти тела, по мнению учёных, образовались после древнего столкновения Весты с другим крупным космическим объектом, после чего она чуть не разлетелась на куски. Об этом событии свидетельствует глубокий след на поверхности Весты, известный как кратер Реясильвия.

В данный момент DAWN находится на пути к своему следующему пункту назначения - карликовой планете Церера, на орбите которой он окажется только в феврале 2015 года. Сначала аппарат приблизится на расстояние 5900 км от её поверхности, покрытой льдом, а в течение следующих 5-ти месяцев сократит его до 700 км.

Более подробное изучение двух данных «зародышей планет» позволит глубже понять процесс формирования Солнечной системы.

«Кассини-Гюйгенс»

отправлен в систему Сатурна

«Кассини-Гюйгенс» - космический аппарат, созданный nASA и Европейским космическим агентством, был отправлен в систему Сатурна. Стартовавший в 1997 году, аппарат дважды облетел Венеру (26 апреля 1998 г. и 24 июня 1999 г.) , один раз - Землю (18 августа 1999 г.) , один раз - Юпитер (30 декабря 2010 г.) . Во время сближения с Юпитером Кассини проводил скоординированные наблюдения совместно с «Галилеем». В 2005 году аппарат спустил зонд «Гюйгенс» на спутник Сатурна - Титан. Высадка прошла успешно, и аппарат открыл странный новый мир метановых каналов и бассейнов. Станция Кассини при этом стала первым искусственным спутником Сатурна. Её миссия была расширена, и прогнозируется, что она закончится 15 сентября 2017 года, после 293 полных оборотов вокруг Сатурна.

Rosetta («Розетта»)

Цель: исследование кометы 67P/Чурюмова - Герасименко и нескольких астероидов
Продолжительность: 2004-2015
Дальность полёта: 600 млн км
Бюджет: $1,4 млрд

Rosetta - это космический аппарат, запущенный в марте 2004 года Европейским Космическим Агентством (ЕКА) для исследования кометы 67P/Чурюмова - Герасименко и понимания того, как выглядела Солнечная система до формирования планет.

Rosetta состоит из двух частей - зонда Rosetta Space Probe и спускаемого аппарата Philae («Фила») . За 9 лет, проведённых в космосе, он облетел Марс, затем вернулся, чтобы совершить манёвр вокруг Земли, и в сентябре 2008 года приблизился к астероиду Штейнс, сделав снимки 60 % его поверхности. Затем аппарат снова вернулся к Земле, облетел её, чтобы набрать дополнительную скорость, и в июле 2010 года «встретился» с астероидом Лютеция.

В июле 2011 года Rosetta был переведён в «спящий» режим, а его внутренний «будильник» установлен на 20 января 2014 года, на 10:00 по Гринвичу. После пробуждения Rosetta будет находиться на расстоянии 9 млн километров от своей конечной цели - кометы Чурюмова - Герасименко.

после приближения к комете аппарат должен отправить к ней спускаемый аппарат Philae

Как говорят специалисты ЕКА, в конце мая следующего года Rosetta выполнит свои основные манёвры перед «встречей» с кометой в августе. Первые снимки далёкого объекта учёные получат уже в мае, что значительно поможет рассчитать положение кометы и её орбиту. В ноябре 2014 года, после приближения к комете, аппарат должен запустить к ней спускаемый аппарат Philae, который зацепится за ледяную поверхность при помощи двух гарпунов. После высадки аппарат соберёт образцы материала ядра, определит его химический состав и параметры, а также изучит другие особенности кометы: скорость вращения, ориентацию и изменения активности кометы.

Так как большая часть комет сформировались в одно время с Солнечной системой (примерно 4,6 миллиарда лет назад), они являются важнейшими источниками информации о том, как формировалась и как будет развиваться наша Система дальше. Также Rosetta поможет ответить на вопрос, возможно ли то, что именно кометы, которые сталкивались с Землёй в течение миллиардов лет, принесли на нашу планету воду и органические вещества.

Международный Кометный Исследователь (ICE)

Исследование Солнечной системы
и её окрестностей

Международный Кометный Исследователь (ICE) (ранее известный, как «Эксплорер-59») - аппарат, запущенный 12 августа 1978 года в рамках программы сотрудничества NASA и ЕКА. Первоначально программа была нацелена на изучение взаимодействия между магнитным полем Земли и солнечным ветром. В ней принимали участие три космических аппарата: пара ISEE-1 и ISEE-2 и гелиоцентрический космический аппарат ISEE-3 (позже переименованный в ICE) .

«Эксплорер-59» сменил название на «Международный Кометный Исследователь» 22 декабря 1983 года. В этот день, после гравитационного манёвра вокруг Луны, космический аппарат вышел на гелиоцентрическую орбиту, чтобы перехватить комету 21P/ Джакобини - Циннера . Он пролетел через хвост кометы 11 сентября 1985 года, после чего сблизился с кометой Галлея в марте 1986 года. Таким образом, он стал первым космическим аппаратом, исследовавшим сразу две кометы. После окончания миссии в 1999 году с аппаратом не связывались, однако 18 сентября 2008 года с ним удалось успешно установить контакт. Специалисты планируют вернуть ICE на орбиту Луны 10 августа 2014 года, после чего он, возможно, ещё раз исследует какую-нибудь комету.

Юпитера американской автоматической межпланетной станции Juno ("Джуно" - англ. прочтение имени Юнона). Ей понадобилось около пяти лет, чтобы долететь до планеты.

Juno стал вторым космическим аппаратом, запущенным с Земли (стартовал в августе 2011 г.), которому удалось выйти на орбиту Юпитера. Первым был американский аппарат Galileo ("Галилео"), вышел на орбиту планеты в 1995 г.

Юпитер

• Юпитер - пятая планета Солнечной системы, по структуре - газовый гигант.
• Среднее расстояние от Солнца составляет около 779 млн км.
• Диаметр планеты в экваторе - порядка 143 тыс. км.
• Юпитер примерно в 317 раз превышает размеры Земли и в 2,5 раза массивнее, чем все планеты Солнечной системы вместе взятые.
• Названа в честь верховного бога в греко-римской мифологии.
• Первое исследование планеты с помощью телескопа проведено в 1610 г. итальянским астрономом Галилео Галилеем, он открыл четыре самых крупных спутника Юпитера (впоследствии названы Ио, Европа, Ганимед и Каллисто).
• Всего у Юпитера зарегистрировано 67 спутников, большинство из них в диаметре менее 10 км.

История проекта

Название зонда Juno заимствовано из греко-римской мифологии: Юноной звалась жена бога Юпитера. По преданию, с целью скрыть свои проступки Юпитер окутал себя завесой из облаков. Однако это не помешало его жене, наблюдавшей за Юпитером с горы Олимп, заглянуть вглубь завесы и увидеть истинную сущность супруга.

Работы по проекту велись Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА, NASA) с июня 2005 г. в рамках программы "Новые рубежи" (New Frontiers Program). Космический аппарат изготовлен американской фирмой Lockheed Martin ("Локхид-Мартин"; Бетесда, штат Мэриленд).

Научное руководство проектом осуществляет Калифорнийский технологический институт (California Institute of Technology; Пасадина, штат Калифорния). Управление полетом межпланетного аппарата ведется из Центра космических полетов им. Джорджа Маршалла (Marshall Space Flight Center, Хантсвилл, штат Алабама).

Общий бюджет проекта оценивался в 2008 г. примерно в 1 млрд долларов США, более поздняя информация не публиковалась.

Цель миссии - понять происхождение Юпитера, проверить гипотезу о наличии у него твердого ядра, установить природу полярного сияния на планете, получить данные о ее магнитном поле, исследовать атмосферу.

Характеристики

Космический аппарат имеет форму шестиугольной призмы. Высота - 3.5 м, диаметр - около 3,5 м, масса - 3 тыс. 625 кг. Оснащен тремя солнечными батареями (каждая длиной 8,9 м). Общая энергетическая мощность - 490 ватт в начале миссии и 420 ватт к моменту ее завершения.

На борту Juno находится девять научных приборов, в том числе микроволновый радиометр, который сможет вести исследования глубоких слоев атмосферы - до 500 км; с его помощью планируется получить данные о количестве воды и аммиака в атмосфере Юпитера. Также установлены приборы для точного анализа магнитного поля планеты и исследования ее полюсов, цветная фотокамера с разрешением 1 тыс. 600 на 1 тыс. 200 пикселей.

Кроме того, на борту автоматической станции находится табличка с изображением Галилео Галилея и надписью со словами ученого об открытии объектов, которые впоследствии стали известны как галилеевы спутники.

Запуск и полет

Запуск межпланетной станции был осуществлен 5 августа 2011 г. с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида) с помощью ракеты-носителя Atlas V ("Атлас-5").

В октябре 2013 г. был проведен гравитационный маневр с облетом Земли для разгона космического аппарата. В результате скорость Juno возросла до 40 тыс. км/ч.

5 июля 2016 г. после почти пятилетнего путешествия межпланетный зонд приблизился к Юпитеру и вышел на орбиту планеты.

Планируется, что Juno будет находиться на полярной орбите Юпитера высотой 4-5 тыс. км в течение 20 месяцев - до февраля 2018 г. За это время зонд должен сделать 37 витков вокруг планеты. По окончании миссии он сойдет с орбиты и сгорит в атмосфере Юпитера.

Исследования Юпитера другими космическими аппаратами

До межпланетной станции Juno единственным космическим аппаратом, вышедшим на орбиту Юпитера, был Galileo ("Галилео", США). Он был запущен в 1989 г. с борта американского многоразового космического корабля Atlantis ("Атлантис") и достиг планеты в 1995 г. До 2003 г. Galileo изучал планету и ее крупные спутники, переходя с одной орбиты на другую. Кроме того, с космического аппарата был выпущен в атмосферу Юпитера зонд, который, спускаясь на парашюте, передавал данные больше часа, пока не разрушился из-за давления.

Помимо Galileo, около Юпитера пролетали еще 7 космических аппаратов, все были созданы в США. Pioneer 10 ("Пионер-10") в 1973 г. прошел на расстоянии 132 тыс. км от планеты (были получены данные о составе атмосферы, уточнена масса Юпитера и др.).

Спустя год, в 1974 г., Pioneer 11, пролетая на расстоянии около 40 тыс. км, смог передать подробные снимки Юпитера. В 1979 г. вблизи от планеты прошли аппараты Voyager 1 ("Вояжер-1") и Voyager 2, затем Ulysses ("Юлиссез" - англ. прочтение имени Улисс; дважды - в 1992 и 2004 гг.) и Cassini ("Кассини"; 2000).

Последним сближался New Horizons ("Нью хорайзонс", "Новые горизонты"): следуя к Плутону , межпланетный аппарат в феврале 2007 г. совершил гравитационный маневр в окрестностях Юпитера и сфотографировал его.

2 января 1959 года советская космическая ракета впервые в истории достигла второй космической скорости, необходимой для межпланетных полетов, и вывела на лунную траекторию автоматическую-межпланетную станцию «Луна-1». Это событие положило начало «лунной гонки» между двумя сверхдержавами - СССР и США.

«Луна-1»

2 января 1959 года СССР осуществил пуск ракеты-носителя «Восток-Л», которая вывела на лунную траекторию автоматическую межпланетную станцию «Луна-1». АМС пролетела на расстоянии 6 тыс. км. от лунной поверхности и вышла на гелиоцентрическую орбиту. Целью полёта было достижение «Луной-1» поверхности Луны. Вся бортовая аппаратура работала корректно, но в циклограмму полёта закралась ошибка, и АМП на поверхность Луны не попала. На результативности бортовых экспериментов это не отразилось. В ходе полёта «Луны-1» удалось зарегистрировать внешний радиационный пояс Земли, впервые измерить параметры солнечного ветра, установить отсутствие у Луны магнитного поля и провести эксперимент по созданию искусственной кометы. К тому же «Луна-1» стала космическим аппаратом, который сумел достичь второй космической скорости, преодолел земное притяжение и стал искусственным спутником Солнца.

«Пионер-4»

3 марта 1959 с космодрома на мысе Канаверал был запущен американский космический аппарат «Пионер-4», который первым совершил облёт Луны. На его борту были установлены счётчик Гейгера и фотоэлектрический сенсор для фотографирования лунной поверхности. Космический аппарат пролетел на расстоянии 60 тыс. километров от Луны на скорости 7,230 км/с. На протяжении 82 часов «Пионер-4» передавал на Землю данные о радиационной обстановке: в лунных окрестностях радиации обнаружено не было. «Пионер-4» стал первым американским космическим аппаратом, которому удалось преодолеть земное притяжение.

«Луна-2»

12 сентября 1959 года с космодрома Байконур стартовала автоматическая межпланетная станция «Луна-2», которая стала первой в мире станцией, достигшей поверхности Луны. Собственной двигательной установки у АМК не было. Из научного оборудования на «Луна-2» были установлены счётчики Гейгера, сцинтилляционные счётчики, магнитометры и детекторы микрометеоритов. «Луна-2» доставила на лунную поверхность вымпел с изображением герба СССР. Копию этого вымпела Н.С. Хрущев вручил президенту США Эйзенхауэру. Стоит отметить, что СССР демонстрировал модель «Луна-2» на различных европейских выставках, и ЦРУ смогло получить неограниченный доступ к модели для изучения возможных характеристик.

«Луна-3»

4 октября 1959 года с Байконура стартовала АМС «Луна-3», целью которой было изучение космического пространства и Луны. В ходе этого полёты впервые в истории были получены фото обратной стороны Луны. Масса аппарата «Луна-3» - 278,5 кг. На борту космического аппарата были установлены системы телеметрической, радиотехнической и фототелеметрической ориентации, позволявшие ориентироваться относительно Луны и Солнца, система энергопитания с солнечными батареями и комплекс научной аппаратуры с фотолабораторией.

«Луна-3» совершила 11 оборотов вокруг Земли, а затем вошла в земную атмосферу и прекратила своё существование. Несмотря на низкое качество снимков, полученные фотографии обеспечили СССР приоритет в наименовании объектов на поверхности Луны. Так на карте Луны появились цирки и кратеры Лобачевского, Курчатова, Герца, Менделеева, Попова, Склодовской-Кюри и лунное море Москвы.

«Рейнджер-4»

23 апреля 1962 года с мыса Канаверал стартовала американская автоматическая межпланетная станция Рейнджер-4. АМС несла капсулу весом 42,6 кг, содержавшую магнитный сейсмометр и гамма- спектрометр. Американцы планировали произвести сброс капсулы в районе Океана Бурь и в течение 30 суток проводить исследования. Но бортовая аппаратуры вышла из строя, и Рейнджер-4 не смог обрабатывать команды, которые поступали с Земли. Продолжительность полёта АМС «Рейнджер-4» 63 часа и 57 минут.

«Луна-4С»

4 января 1963 года ракета-носитель «Молния» вывела на орбиту АМС «Луна-4С», которая должна была впервые в истории космических полётов совершить мягкую посадку на поверхность Луны. Но старт в сторону Луны по техническим причинам не произошёл, и 5 января 1963 года «Луна-4С» вошла в плотные слои атмосферы и прекратила существование.

Рейнджер-9

21 марта 1965 года американцы запустили Рейнджер-9, целью полёта которого было получение детальных фото лунной поверхности на последних минутах перед жёсткой посадкой. Аппарат был сориентирован таким образом, чтобы центральная ось камер полностью совпадала с вектором скорости. Это должно было позволить избежать «смазывания изображения».

За 17,5 минут до падения (расстояние до поверхности Луны составляло 2360 км) удалось получить 5814 телевизионных изображений лунной поверхности. Работа Рейнджера-9 получила высшие оценки мирового научного сообщества.

«Луна-9»

31 января 1966 года с Байконура стартовала советская АМС «Луна-9», которая 3 февраля совершила первую мягкую посадку на Луне. АМС прилунился в Океане Бурь. Со станцией состоялось 7 сеансов связи, продолжительность которых составляла более 8 часов. Во время сеансов связи «Луна-9» передавала панорамные изображения лунной поверхности вблизи места посадки.

«Аполлон-11»

16-24 июля 1969 года состоялся полёт американского пилотируемого космического корабля серии «Аполлон». Этот полёт знаменит в первую очередь тем, что земляне впервые в истории совершили посадку на поверхность космического тела. 20 июля 1969 года в 20:17:39 лунный модуль корабля на борту с командиром экипажа Нилом Армстронгом и пилотом Эдвином Олдрином прилунился в юго-западной части Моря Спокойствия. Астронавты совершили выход на лунную поверхность, который продолжался 2 часа 31 минуту 40 секунд. Пилот командного модуля Майкл Коллинз ждал их на окололунной орбите. Астронавтами в месте посадки был установлен флаг США. Американцы разместили на поверхности Луны комплект научных приборов и собрали 21,6 кг образцов лунного грунта, который доставили на Землю. Известно, что после возвращения члены экипажа и лунные образцы прошли строгий карантин, не выявивший никаких лунных микроорганизмов.

«Аполлон-11» привёл к достижению цели, поставленной президентом США Джоном Кеннеди – осуществить высадку на Луну, обогнав в лунной гонке СССР. Стоит отметить, что факт высадки американцев на поверхность Луны вызывает у современных учёных сомнения.

«Луноход-1»

За время работы «Луноход-1» преодолел 10 540 метров, двигаясь со скоростью 2 км/ч, и обследовал площадь 80 тыс. кв.м. Он передал на землю 211 лунных панорам и 25 тыс. фото. За 157 сеансов с Землёй «Луноход-1» принял 24 820 радиокоманд и произвёл химический анализ грунта в 25 точках.

15 сентября 1971 года ресурс изотопного источника тепла исчерпался, и температура внутри герметичного контейнера лунохода начала падать. 30 сентября аппарат на связь не вышел, а 4 октября учёные прекратили попытки войти с ним в контакт.

Стоит отметить, что битва за Луну продолжается и сегодня: космические державы разрабатывают самые невероятные технологии, планируя .

Капитан К. Маршалов

В долгосрочной перспективе космическая разведка будет играть роль одного из ключевых элементов в системе военной разведки вооруженных сил США. Она призвана своевременно обеспечивать военно-политическое руководство (ВПР) страны достоверной информацией.

Основную часть космической разведки страны составляют системы, обеспечивающие получение видовой разведывательной информации с использованием оптикоэлектронных средств (ОЭС). Эти системы являются источником получения в мирное время детальных изображений интересующих объектов и территорий, расположенных в любой точке Земли, или предприятий оборонных отраслей промышленности.

Количество аппаратов видовой разведки, оснащенных ОЭС, по состоянию на август 2013 года достаточно большое и продолжает увеличиваться. Кроме того, возрастает роль коммерческих космических аппаратов (КА) съемки земной поверхности.

По состоянию на июль 2013 года в США разведка из космоса ведется с помощью космических аппаратов (КА) двойного назначения, таких как "Уорлдвью" (WorldView), "ГеоАй" (GeoEye), "ЛэндСат" (LandSat), а также военного назначения-"КиХоул" (KeyHole) и "ОРС" (ORS). В конце 2013 года планируется запуск нового КА военного назначения -"КестрелАй" (KestrelEye).

Космический аппарат "WorldView-1" был выведен на солнечно-синхронную орбиту (ССО) высотой 496 км 18 сентября 2007 года. Он способен обеспечивать ежедневную съемку площадью 750 тыс. км 2 .

КА оснащен телескопом с апертурой 0,6 м для съемки только в панхроматическом режиме с пространственным разрешением до 0,5 м. Данный аппарат может вести съемку различного вида: кадровую, маршрутную (вдоль береговых линий, дорог и других линейных объектов) и площадную (зоны размером 60х60 км), а также стереосъемку Расчетный срок его активного пребывания на орбите не менее семи лет; масса КА около 2,5 % ширина полосы захвата 17,6 км.

Информация, полученная с "Уорлдвью-1", применяется для выполнения таких задач, как: составление и обновление топографических и специальных карт и планов вплоть до масштаба 1:2 000; создание цифровых моделей рельефа с точностью 1-3 м по высоте; контроль строительства объектов инфраструктуры транспортировки и добычи нефти и газа; обновление топографической подосновы для разработки проектов генпланов перспективного развития городов, схем территориального планирования районов; мониторинг состояния транспортных, энергетических и информационных коммуникаций.

КА "WorldView-2" массой 2,8 т был запущен 8 октября 2009 года на солнечно-синхронную орбиту (ССО) высотой 770 км, обеспечивающую его прохождение над любым районом Земли каждые один-два дня (в зависимости от широты). Владельцем КА является компания "ДиджиталГлоуб" (DigitalGlobe). Это средство разрабатывалось параллельно с "Уорлдвью-1". В проекте создания нового КА участвовали такие фирмы, как "Болл аэроспейс" (Ball Aerospace), "Истмен Кодак" (Eastman Kodak), ITT и "БАэ системз" (BAE Systems).

"Уорлдвыо-2" оснащен оптоэлектронной аппаратурой для съемки земной поверхности в панхроматическом (с пространственным разрешением 0,46 м) и многоспектральном (с разрешением 1,8 м) режиме. Ширина полосы захвата составляет 16,4 км, скорость передачи данных достигает 800 Мбит/с.

Аппарат оснащен восьмиканальным спектрометром высокого разрешения, который включает традиционные спектральные каналы в четырех диапазонах: красном, зеленом, синем и ближнем инфракрасном-1 (NIR-1), а также четыре дополнительных спектральных канала тоже в четырех диапазонах: фиолетовом, желтом, "крайнем красном", ближнем ин-фракрасном-2 (NIR-2).

Спектральные каналы могут обеспечить более высокую точность при детальном анализе состояния растительности, выделении объектов, анализе береговой линии и прибрежной акватории. Расчетный срок активного пребывания на орбите не менее семи лет.

Области применения данных дистанционного зондирования, полученные с КА "Уорлдвью-2", такие же, как у предыдущего варианта.

В 2014 году предполагается вывести на ССО третий по счету космический аппарат типа "WorldView". Его орбита будет проходить на высоте 617 км. Ожидается, что разрешение аппаратуры разведки, установленной на КА, составит около 0,3 м в панхроматическом режиме. Запуск "WorldView-3" позволит компании "Диджитал-Глоуб" закрепить лидирующие позиции в качестве крупнейшего мирового производителя в сфере поставки изображений из космоса на коммерческой основе.

КА "GeoEye-1" был запущен 6 сентября 2008 года. Он оснащен оборудованием, которое способно получать панхроматические (с разрешением 0,41 м) и многоспектральные (1,65 м) изображения. Для коммерческого использования доступны панхроматические (с разрешением 0,5 м) и многоспектральные (2 м) снимки. Масса аппарата составляет около 2 т, ширина полосы захвата достигает 15,2 км, срок активного существования - семь лет с возможностью продления до 15 лет.

КА "ГеоАй" способен получать изображения земной поверхности площадью до 700 тыс. км 2 в сутки в панхроматическом режиме съемки и до 350 тыс. км2 - в многоспектральном режиме. Кроме того, он может осуществлять повторную съемку любой точки Земли каждые три дня.

Аппарат находится на ССО высотой около 700 км и совершает 15 витков вокруг Земли в сутки. Он имеет возможность быстрого перенацеливания камеры для съемки в разных направлениях на одном витке. Также на одном витке КА способен получать стереоизображения.

Информация, полученная с КА "GeoEye-1", применяется в следующих областях: создание и обновление топографических и специальных карт и планов вплоть до масштаба 1: 2000; создание цифровых моделей рельефа с точностью 1-2 м по высоте; инвентаризация и контроль строительства объектов инфраструктуры, транспортировки и добычи нефти и газа; обновление топографической подосновы для разработки проектов генеральных планов перспективного развития городов, схем территориального планирования районов; инвентаризация и мониторинг состояния транспортных и информационных коммуникаций.

По состоянию на июль 2013 года в законсервированном состоянии находится КА "GeoEye-2", который может быть выведен на орбиту по мере необходимости. Предполагается, что данный аппарат способен делать снимки с разрешением 0,34 м на местности в панхроматическом режиме.

КА "LandSat-7", предназначенный для съемки земной поверхности со средним разрешением, является совместным проектом управлений НАСА, NOAA и USGS. Он снабжен аппаратурой ЕТМ (Enhanced Thematic Mapper), которая обеспечивает съемку земной поверхности в четырех режимах - VNIR (Visible and Near Infrared), SWIR (Shortwave Infrared), PAN (Panchromatic) и TIR (Thermal Infrared).

На КА "LandSat-8" (проект LDCM - Landsat Data Continuity Mission), выведенном на ССО 11 февраля 2013 года, установлены два приемника: оптико-электронный и тепловой.

Оба космических аппарата решают следующие задачи: создание и обновление топографических и специальных карт масштаба 1: 200 000; обновление топографической подосновы для разработки проектов схем территориального планирования; сельскохозяйственное картографирование; автоматизированное создание карт растительности, ландшафтов и природопользования; мониторинг и прогнозирование процессов заболачивания, засоления, эрозии, степных пожаров и т. п.

Космический аппарат "KeyHole-11" является основным средством оптико-злектронной разведки (ОЭР) США. По состоянию на июль 2013 года она включает три усовершенствованных КА данного типа, выведенных на орбиту в 2001, 2005 и 2011 годах с расчетным сроком активного существования не менее семи-восьми лет.

Эта система решает задачи планово-периодической разведки, а также используется для обеспечения разведывательной информацией контингента ВС США, участвующего в военных конфликтах.

Засекреченность работ в области создания космических средств разведки позволяет лишь предположительно оценивать достигнутый уровень развития системы "KeyHole-11".

Орбитальное построение аппаратов ОЭР "KeyHole11", их маневрирование и установленное бортовое оборудование обеспечивают выполнение таких задач, как: беспропускной просмотр всей земной поверхности в течение суток в полосе обзора 1 250-3 600 км (в зависимости от высоты орбиты КА); ведение разведки любого объекта с 9.30 до 12.30 ч и с 12.30 до 15.30 ч по местному времени и получение его стереоизображений в видимом диапазоне волн; ведение разведки в ИК-дипазоне волн в ночное время с 20.00 до 02.00 ч по местному времени; получение изображений объектов с высоким разрешением и оперативная передача их в центр обработки информации (г. Вашингтон) по радиоканалам через КА-ретрансляторы SDS в масштабе времени, близком к реальному; оперативная дешифровка и передача полученной развединформации в зависимости от ее важности высшему ВПР страны, командованию вооруженных сил на ТВД и т. д. (через 1-2 ч после съемки объектов).

Предположительно КА оснащен телескопом диаметром 2,4 м, который обеспечивает линейное разрешение на местности до 0,15 м в панхроматическом режиме; масса КА достигает 13-17 т. 28 августа 2013 года на орбиту выведен очередной аппарат этой серии.

КА оперативно-тактического назначения "ORS-1" производит съемку в панхроматическом и многоспектральном режиме. Основное назначение данного КА - вскрытие боевого состава и положения группировок войск, выявление объектов в интересах применения средств поражения (целеуказания), сбор данных о системах управления войсками и оружием противника, вскрытие инженерного оборудования местности, контроль результатов нанесения ударов средствами поражения.

КА "ORS-1" массой около 450 кг был выведен на низкую околоземную орбиту ракетой-носителем "Минотавр-1" 30 июня 2011 года. Срок активной эксплуатации аппарата составляет до трех лет.

Интересно посмотреть, как разные люди решают одну и ту же задачу. У каждого есть свой опыт, свои начальные условия, но, когда цель и требования схожие, решения этой задачи функционально похожи друг на друга, хотя могут различаться в конкретной реализации. В конце 50-х годов и СССР и США стали разрабатывать пилотируемые корабли для первых шагов в космос. Требования были схожими - экипаж один человек, время нахождения в космосе - до нескольких суток. Но вот аппараты получились разные, и, как мне кажется, было бы интересно их сравнить.

Введение

Средства выведения

Внешние элементы конструкции

«Восток»

«Меркурий»

Форма корпуса

«Меркурий» же не мог позволить себе тащить на орбиту тяжелый обтекатель. Поэтому корабль имел аэродинамическую коническую форму, и все чувствительные элементы типа перископа были убираемыми.

Теплозащита

Слева: обтекание сферы на гиперзвуковой скорости (в аэродинамической трубе), справа: неравномерно обгоревший спускаемый аппарат «Восток-1».

Коническая форма «Меркурия» означала, что теплозащита потребуется только снизу. С одной стороны, это экономило вес, с другой стороны, неверная ориентация корабля при входе в плотные слои атмосферы означала высокую вероятность его разрушения. На верхней части корабля стоял специальный аэродинамический спойлер, который должен был перевернуть «Меркурий» кормой вперед.

Слева: конус на гиперзвуковой скорости в аэродинамической трубе, справа: теплозащита «Меркурия» после посадки.

Что любопытно, материал теплозащиты был схожим - на «Востоке» пропитанная смолой асбестовая ткань, на «Меркурии» - стекловолокно и резина. В обоих случаях тканеподнобный материал с наполнителем сгорал послойно, а наполнитель испарялся, создавая дополнительный слой теплозащиты.

Тормозная система

ТДУ «Востока»

На «Меркурии» за теплозащитным щитом стоял блок двигателей разделения и торможения. Оба типа двигателей были установлены в трех экземплярах для большей надежности. Двигатели разделения включались сразу после выключения двигателей ракеты-носителя для того, чтобы корабль отошёл от ракеты-носителя на безопасное расстояние. Тормозные двигатели включались для схода с орбиты. Для того, чтобы вернуться с орбиты, было достаточно одного сработавшего тормозного двигателя. Блок двигателей крепился на стальных лентах и сбрасывался после торможения.

ТДУ «Меркурия»

Система посадки

На «Меркуриях» использовалась идея посадки на воду. Вода смягчала удар, а большой флот США не испытывал трудностей с поиском капсулы в океане. Для смягчения удара о воду раскрывался специальный воздушный мешок-амортизатор.

История показала, что посадочные системы оказались самыми опасными в проектах. Гагарин чуть не сел в Волгу, Титов приземлился рядом с поездом, Попович чуть не поломался на камнях. Гриссом чуть не утонул вместе с кораблем, а Карпентера искали больше часа и уже начали считать погибшим. В последующих кораблях не было ни катапультирования пилота, ни подушки-амортизатора.

Системы аварийного спасения

Сетка внизу на переднем плане

На большой высоте корабль должен был отделиться от ракеты, используя штатные средства разделения.
На «Меркуриях» стояла система аварийного спасения, которая должна была увести капсулу от разрушающейся ракеты начиная от старта и до конца плотных слоёв атмосферы.

В случае аварии на большой высоте использовалась штатная система разделения.
Катапультируемые кресла в качестве системы спасения использовались на «Джемини», а также испытательных полётах «Спейс Шаттла». САС в стиле «Меркурия» стояла на «Аполлонах» и до сих пор ставится на «Союзы».

Двигатели ориентации

Система терморегуляции

Внутренние элементы конструкции

Внутренняя компоновка корабля «Меркурий»:

Панель инструментов

Фотография

Левая панель.

Основная панель.

«Меркурий» же делали бывшие конструкторы самолётов, да и астронавты прилагали усилия к тому, чтобы кабина была для них привычной. Поэтому элементов управления гораздо больше:

Фотография.

Схема.

В то же время схожесть задач породила одинаковые приборы. И на «Востоке» и на «Меркурии» был глобус с часовым механизмом, показывающий текущее положение аппарата и расчетное место посадки. И на «Востоках» и на «Меркуриях» были индикаторы этапов полёта - на «Меркуриях» это «Управление полётными операциями» на левой панели, на «Востоках» - индикаторы «Спуск-1», «Спуск-2», «Спуск-3» и «Приготовиться к катапультированию» на центральной панели. На обоих кораблях была система ручной ориентации:

«Взор» на «Востоках». Если на периферийной части со всех сторон горизонт, а Земля в центре движется снизу вверх, то ориентация на торможение правильная.

Перископ на «Меркуриях». Отметки показывают правильную ориентацию на торможение.

Система жизнеобеспечения

Электросистема

Заключение