Освоение космоса

Идея космических путешествий возникла после появления гелиоцентрической системы мира, когда стало ясно, что планеты — это объекты, подобные Земле, и таким образом, человек в принципе мог бы посетить их. Первым опубликованным описанием пребывания человека на Луне стала фантастическая повесть Кеплера «Somnium» (написана 1609, опубликована 1634). Фантастические путешествия на другие небесные тела описывали также Фрэнсис Годвин, Сирано де Бержерак и другие.

Теоретические основы космонавтики были заложены в работе Исаака Ньютона «Математические начала натуральной философии», опубликованной в 1687 году. Существенный вклад в теорию расчёта движения тел в космическом пространстве внесли также Эйлер и Лагранж.

Романы Жюля Верна «С Земли на Луну» (1865) и «Вокруг Луны» (1869) уже правильно описывают полёт Земля — Луна с точки зрения небесной механики, хотя техническая реализация там явно хромает.

24 марта 1881 года Н. И. Кибальчич, находясь в заключении, выдвинул идею ракетного летательного аппарата с качающейся камерой сгорания, способного совершать космические перелёты. Его просьба о передаче рукописи в Академию наук следственной комиссией удовлетворена не была, проект был впервые опубликован лишь в 1918 году в журнале «Былое», № 4—5.

Российский учёный Константин Циолковский был одним из первых, кто выдвинул идею об использовании ракет для космических полётов. Ракету для межпланетных сообщений он спроектировал в 1903 году. Формула Циолковского, определяющая скорость, которую развивает летательный аппарат под воздействием тяги ракетного двигателя, и сегодня составляет важную часть математического аппарата, используемого при проектировании ракет, в частности, при определении их основных массовых характеристик.

Немецкий учёный Герман Оберт в 1920-е годы также изложил принципы межпланетного полёта

Американский учёный Роберт Годдард в 1923 году начал разрабатывать жидкостный ракетный двигатель, и работающий прототип был создан к концу 1925 года. 16 марта 1926 года он осуществил запуск первой жидкостной ракеты, в качестве топлива для которой использовались бензин и жидкий кислород.

Работы Циолковского, Оберта и Годдарда были продолжены группами энтузиастов ракетной техники в США, СССР и Германии. В СССР исследовательские работы вели Группа изучения реактивного движения (Москва) и Газодинамическая лаборатория (Ленинград). В 1933 году на их базе был создан Реактивный институт (РНИИ).

В Германии подобные работы вело Немецкое общество межпланетных сообщений (VfR). 14 марта 1931 член VfR Йоханнес Винклер осуществил первый в Европе удачный запуск жидкостной ракеты. В VfR работал и Вернер фон Браун, который с декабря 1932 года начал разработку ракетных двигателей на артиллерийском полигоне германской армии в Куммерсдорфе. После прихода нацистов к власти в Германии были выделены средства на разработку ракетного оружия, и весной 1936 года была одобрена программа строительства ракетного центра в Пенемюнде, техническим директором которого был назначен фон Браун. В нём была разработана баллистическая ракета А-4 с дальностью полёта 320 км. Во время Второй мировой войны 3 октября 1942 года состоялся первый успешный запуск этой ракеты, а в 1944 году началось её боевое применение под названием V-2. В июне 1944 года ракета V-2 стала первым сделанным человеком объектом в космосе, достигнув в суборбитальном полёте высоты 176 км^[1].

Военное применение V-2 продемонстрировало огромные возможности ракетной техники, и наиболее мощные послевоенные державы — США и СССР — начали разработку баллистических ракет на основе трофейных германских технологий и с привлечением пленных германских инженеров.

Для создания средств доставки ядерного оружия 13 мая 1946 года Совет министров СССР принял постановление о развёртывании масштабной работы по развитию ракетостроения. В соответствии с этим постановлением были созданы Второе (космическое) управление и Научно-исследовательский артиллерийский институт реактивного вооружения № 4.

Начальником института был назначен генерал А. И. Нестеренко, его заместителем по специальности «Жидкостные баллистические ракеты» — полковник М. К. Тихонравов, соратник С. П. Королёва по ГИРДу и РНИИ. Михаил Тихонравов был известен как создатель первой жидкостной ракеты, стартовавшей в Нахабино 17 августа 1933 года. Он же в 1945 году возглавил проект подъёма двух космонавтов на высоту 200 километров с помощью ракеты типа «Фау-2» и управляемой ракетной кабины. Проект был поддержан Академией наук и одобрен Сталиным. Однако в трудные послевоенные годы руководству военной отрасли было не до космических проектов, которые воспринимались как фантастика, мешающая выполнению главной задачи по созданию «дальнобойных ракет».

Исследуя перспективы развития ракет, создаваемых по классической последовательной схеме, М. К. Тихонравов пришёл к выводу об их непригодности для межконтинентальных расстояний. Исследования, проведённые под руководством Тихонравова, показали, что пакетная схема из ракет, созданных в КБ Королёва, обеспечит скорость в четыре раза большую, чем возможная при обычной компоновке. Внедрением «пакетной схемы» группа Тихонравова приблизила выход человека в космическое пространство. В инициативном порядке продолжались исследования проблем, связанных с запуском спутников и их возвращением на Землю.

16 сентября 1953 года по заказу ОКБ Королёва в НИИ-4 была открыта первая научно-исследовательская работа по космической тематике «Исследования по вопросу создания первого искусственного спутника Земли». Группа Тихонравова, имевшая солидный задел по этой теме, выполнила её оперативно.

В 1956 году М. К. Тихонравов с частью своих сотрудников переводится из НИИ-4 в ОКБ Королёва начальником отдела по проектированию спутников. При его непосредственном участии создаются первые ИСЗ, пилотируемые корабли, проекты первых автоматических межпланетных и лунных аппаратов.

«Спутниковый кризис», то есть тот факт, что первый искусственный спутник Земли был запущен в СССР, а не в США, привёл ко многим инициативам правительства США, направленным на развитие космических исследований:

• принятие закона о подготовке кадров для национальной обороны в сентябре 1958 года;
• создание в феврале 1958 Агентства передовых оборонных исследовательских проектов — DARPA;
• создание указом президента США Эйзенхауэра от 29 июля 1958 года Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства — НАСА;
• огромное увеличение инвестиций в космические исследования. В 1959 Конгресс США выделил на эти цели 134 миллиона долларов, что в четыре раза превышает показатель предыдущего года. К 1968 году эта цифра достигла 500 миллионов^[2].

Началась космическая гонка между США и СССР. Первым спутником, запущенным США, стал спутник «Эксплорер-1», запущенный 1 февраля 1958 года командой Вернера фон Брауна (он был завербован для работы в США по программе Операция «Беспросветность» (англ. Operation Overcast), позднее ставшей известной под названием Операция «Скрепка»). Для запуска была создана форсированная версия баллистической ракеты «Редстоун», названная «Юпитер-С» (Jupiter-C), первоначально предназначавшаяся для испытания уменьшенных макетов боеголовок.

Этому запуску предшествовала неудачная попытка ВМС США запустить спутник «Авангард-1», широко разрекламированный в связи с программой Международного геофизического года. Фон Брауну по политическим причинам долго не давали разрешения на запуск первого американского спутника (руководство США хотело, чтобы спутник был запущен военными), поэтому подготовка к запуску «Эксплорера» началась всерьёз лишь после аварии «Авангарда».

Первым астронавтом США в космосе стал Алан Шепард, который 5 мая 1961 года совершил суборбитальный полёт на космическом корабле Меркурий-Редстоун-3. Первым из астронавтов США орбитальный полёт совершил Джон Гленн 20 февраля 1962 года на корабле Меркурий-Атлас-6.

Спускаемый аппарат космического корабля «Восток-1», на котором Юрий Гагарин совершил первый полёт человека в космос, в музее РКК «Энергия». Крышка, отделившаяся на высоте 7 километров, падала на Землю отдельно, без парашюта

• 4 октября 1957 года — запуск первого искусственного спутника Земли «Спутник-1»
• 12 апреля 1961 года — первый полёт человека в космос, Юрий Гагарин.
• 16 июня 1963 года полетела Валентина Владимировна Терешкова
• 1 ноября 1963 года — первый маневрирующий спутник «Полёт-1», первое космическое оружие в мире по программе «ИСУС»
• 16 марта 1966 года — произведена первая ручная стыковка космических аппаратов, пилотируемого корабля «Джемини-8» и мишени «Аджена».
• 30 октября 1967 года — произведена первая стыковка двух беспилотных космических аппаратов «Космос-186» и «Космос-188». (СССР).
• 15 сентября 1968 года — первое возвращение космического аппарата (Зонд-5) на Землю после облёта Луны. На борту находились живые существа: черепахи, плодовые мухи, черви, растения, семена, бактерии.
• 16 января 1969 года — произведена первая стыковка двух пилотируемых космических кораблей «Союз-4» и «Союз-5».
• 21 июля 1969 года — первая высадка человека на Луну (Н. Армстронг) в рамках лунной экспедиции корабля «Аполлон-11», доставившей на Землю, в том числе и первые пробы лунного грунта.
• 19 апреля 1971 года — запущена первая орбитальная станция «Салют-1».
• 3 марта 1972 года — запуск первого КА, покинувшего впоследствии пределы Солнечной системы: «Пионер-10».
• 12 апреля 1981 года — первый полёт первого многоразового транспортного космического корабля «Колумбия».
• 20 февраля 1986 года — вывод на орбиту базового модуля орбитальной станции «Мир»
• 15 ноября 1988 года — первый и единственный космический полёт МТКК «Буран» в автоматическом режиме.
• 20 ноября 1998 года — запуск первого блока «Заря» Международной космической станции.

• 12 апреля 1961 года — совершён первый в мире полёт человека в космос (Юрий Гагарин) на корабле «Восток-1».
• 12 августа 1962 года — совершён первый в мире групповой космический полёт на кораблях «Восток-3» и «Восток-4». Максимальное сближение кораблей составило около 6,5 км.
• 16 июня 1963 года — совершён первый в мире полёт в космос женщины-космонавта (Валентина Терешкова) на космическом корабле «Восток-6».
• 12 октября 1964 года — был совершён полёт первый в мире многоместный космический корабль «Восход-1».
• 18 марта 1965 года — был совершён первый в истории выход человека в открытый космос. Космонавт Алексей Леонов совершил выход в открытый космос из корабля «Восход-2».

• 4 января 1959 года — станция «Луна-1» прошла на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны и вышла на гелиоцентрическую орбиту. Она стала первым в мире искусственным спутником Солнца.
• 14 сентября 1959 года — станция «Луна-2» впервые в мире достигла поверхности Луны в районе Моря Ясности вблизи кратеров Аристилл, Архимед и Автолик, доставив вымпел с гербом СССР.
• 4 октября 1959 года — была запущена автоматическая межпланетная станция «Луна-3», которая впервые в мире сфотографировала невидимую с Земли сторону Луны. Также во время полёта впервые в мире был на практике осуществлён гравитационный манёвр.
• 3 февраля 1966 года — АМС «Луна-9» совершила первую в мире мягкую посадку на поверхность Луны, были переданы панорамные снимки Луны.
• 1 марта 1966 года — станция «Венера-3» впервые достигла поверхности Венеры, доставив вымпел СССР. Это был первый в мире перелёт космического аппарата с Земли на другую планету.
• 3 апреля 1966 года — станция «Луна-10» стала первым искусственным спутником Луны.
• 24 сентября 1970 года — станция «Луна-16» произвела забор и последующую доставку на Землю (станцией «Луна-16») образцов лунного грунта. Она же — первый беспилотный космический аппарат, доставивший на Землю пробы породы с другого космического тела (то есть, в данном случае, с Луны).

• 17 ноября 1970 — мягкая посадка и начало работы первого в мире полуавтоматического дистанционно управляемого самоходного аппарата, управляемого с Земли: «Луноход-1».
• 15 декабря 1970 года — первая в мире мягкая посадка на поверхность Венеры: «Венера-7».
• 13 ноября 1971 года — станция «Маринер-9» стала первым искусственным спутником Марса.
• 27 ноября 1971 года — станция «Марс-2» впервые достигла поверхности Марса.
• 2 декабря 1971 года — первая мягкая посадка АМС на Марс: «Марс-3».
• 20 октября 1975 года — станция «Венера-9» стала первым искусственным спутником Венеры.
• октябрь 1975 года — мягкая посадка двух космических аппаратов «Венера-9» и «Венера-10» и первые в мире фотоснимки поверхности Венеры.
• 7 декабря 1995 года — станция «Галилео» стала первым искусственным спутником Юпитера.
• 24 июня 2000 года — станция NEAR Shoemaker стала первым искусственным спутником астероида (433 Эрос).
• 30 июня 2004 года — станция «Кассини» стала первым искусственным спутником Сатурна.
• 15 января 2006 года — станция «Стардаст» доставила на Землю образцы кометы Вильда 2.
• 17 марта 2011 года — станция Messenger стала первым искусственным спутником Меркурия.

Сегодняшний день характеризуется новыми проектами и планами освоения космического пространства.

• «Спутник» — серия первых в мире ИСЗ.
  • «Спутник-1» — первый аппарат, запущенный человеком в космос.
• «Авангард» — серия первых американских спутников (США).

Спутники СССР и России списком: «Электрон» // «Полёт» // «Метеор» // «Экран» // «Радуга» // «Горизонт» // «Молния» // «Гейзер» // «Альтаир» // «Купон» // ГЛОНАСС // «Парус» // «Фотон» // «Око» // «Стрела» // «Ресурс» // «Целина» // «Бион» // «Вектор» /«Ромб» // «Цикада».

• «Астрон» — космический ультрафиолетовый телескоп (СССР).
• «Хаббл» — космический телескоп-рефлектор (США).
• Swift — космическая обсерватория для наблюдения гамма-вспышек (США, Италия, Великобритания).
• WFIST (Wide Field Infrared Survey Telescope) — инфракрасная космическая обсерватория (США).
• «Джеймс Уэбб» — орбитальная инфракрасная обсерватория (NASA, ESA, CSA).

см. Категория: Космические телескопы

• «Луна» — программа исследования Луны (СССР)
• «Пионер» — программа исследования Луны, межпланетного пространства, Юпитера и Сатурна (США)
• «Вояджер» — программа исследования планет-гигантов (США)
• «Маринер» — исследования Венеры, Марса и Меркурия (США)
• «Марс» — исследования Марса, первая мягкая посадка на его поверхность (СССР)
• «Венера» — программа исследования атмосферы Венеры и её поверхности (СССР)
• «Викинг» — программа исследования поверхности Марса (США)
• «Вега» — встреча с кометой Галлея, высадка аэрозонда на Венеру (СССР)
• «Фобос» — программа исследований спутников Марса (СССР)
• «Марс Экспресс» — искусственный спутник Марса, высадка марсохода «Бигль-2» (ЕКА)
• «Галилео» — исследование Юпитера и его спутников (НАСА)
• «Кассини» — исследование Сатурна, его колец и спутников (НАСА, ЕКА, ИКА)
• «Гюйгенс» — зонд для исследования атмосферы Титана (ЕКА)
• «Розетта» — высадка космического аппарата на ядро кометы Чурюмова-Герасименко (ЕКА)
• MESSENGER — исследование Меркурия (НАСА)
• «Магеллан» — исследование Венеры (НАСА)
• «Новые горизонты» — исследование Плутона и его спутников (НАСА)
• Venus Express — исследование Венеры (ЕКА)
• Mars Atmosphere and Volatile Evolution — искусственный спутник для исследования атмосферы Марса (НАСА)

• «Солнечный зонд» — исследование Солнца, его короны и магнитных полей (НАСА).
• «Обсерватория солнечной динамики» — исследование Солнца и понимание его влияния на Землю и околоземное пространство путём изучения солнечной атмосферы (НАСА).
• SOHO — изучение состояния солнечной атмосферы, активности солнечных корон и ветра (ЕКА, НАСА).

• InSight — изучение внутреннего строения и состава Марса (НАСА).
• Mars Scout — космическая программа НАСА по изучению Марса:
  • Phoenix — исследование почвы в полярном регионе планеты.
• Mars Pathfinder — фотографирование, изучение метеоусловий (НАСА).

• Mars Exploration Rover — программа НАСА по исследованию планеты Марс:
  • «Спирит» — изучение осадочных пород в кратерах (Гусев, Эребус и смежных);
  • «Оппортьюнити» — изучение осадочных пород в кратерах (Гусева, Эребус и смежных).

• «Марсианская научная лаборатория» — программа по изучению Марса (НАСА):
  • «Кьюриосити» — получить подробные сведения о геологии и климате Марса.
• Mars Pathfinder — программа НАСА для отработки технических решений дешёвых посадок на поверхность:
  • «Соджорнер» — изучение состава пород.

• Mars Global Surveyor — картографирование поверхности, ретрансляция данных с марсоходов на Землю (НАСА).
• «Марс Одиссей» — изучение геологического строения, поиск минералов и ретрансляция данных с марсоходов (НАСА).
• «Мангальян» — индийская АМС, предназначенная для исследования Марса с орбиты искусственного спутника

• «Луна» — исследование Луны, доставка лунного грунта, «Луноход-1» и «Луноход-2» (СССР).
• «Рейнджер» — получение телевизионных изображений Луны при падении на её поверхность (США).
• «Эксплорер 35» («Лунар Эксплорер-2») — изучение Луны и окололунного пространства с селеноцентрической орбиты (США).
• «Лунар Орбитер» — вывод на орбиту вокруг Луны, картографирование лунной поверхности (США).
• «Сервейер» — отработка мягкой посадки на Луну, исследования лунного грунта (США).
• Lunar Prospector — исследования Луны (США).
• «Смарт-1» — исследования Луны, аппарат оснащён ионным двигателем (ЕКА).
• «Kaguya» — исследования Луны и окололунного пространства (Япония).
• «Чанъэ-1» и «Чанъэ-2» — исследования Луны, картографирование лунной поверхности (Китай).
• «Чанъэ-3» и луноход «Юйту» — исследования Луны (Китай).
• «Чанъэ-4» и луноход «Юйту-2» — исследования обратной стороны Луны (Китай).

см. Категория: Автоматические межпланетные станции

• «Восток» — отработка первых пилотируемых орбитальных полётов в космос. (СССР, 1961—1963)
• «Меркурий» — отработка пилотируемых полётов в космос. (США, 1961—1963)
• «Восход» — пилотируемые орбитальные полёты; первый выход в открытый космос, первые многоместные корабли. (СССР, 1964—1965)
• «Джемини» — двухместные космические корабли, первые стыковки на околоземной орбите. (США, 1965—1966)
• «Аполлон» — пилотируемые полёты на Луну. (США, 1968—1972/1975)
• «Союз» — пилотируемые орбитальные полёты. (СССР/Россия, с 1968)
  • Экспериментальный полёт «Аполлон» — «Союз» (СССР/США, 1975)
• «Спейс Шаттл» — многоразовый космический корабль. (США, 1981—2011)
• «Шэньчжоу» — орбитальные пилотируемые полёты. (Китай, с 2003)

см. Категория: Пилотируемые КА

• «Салют» — первая серия орбитальных станций. (СССР)
• «Скайлэб» — орбитальная станция. (США)
• «Мир» — первая орбитальная станция модульного типа. (СССР)
• Международная космическая станция (МКС).
• «Тяньгун-1» (КНР)

см. Категория: Орбитальные станции

Изначально освоение космического пространства во всех странах, которые в этом участвовали, происходило только на средства государств в научных, а также военных целях. Немалую роль в этом играли и продолжают играть ещё и соображения, связанные с престижем государств. Но затем выяснилось, что космическая деятельность способна приносить доход, и к ней проявил интерес частый сектор.

Существуют три основных направления прикладной космонавтики:

• Космические информационные комплексы — современные системы связи, метеорология, навигация, системы контроля использования природных ресурсов, охрана окружающей среды.
• Космические научные системы — научные исследования и натурные эксперименты.
• Космическая индустриализация — производство фармакологических препаратов, новых материалов для электронной, электротехнической, радиотехнических и других отраслей. Космический туризм. В перспективе — разработка ресурсов Луны, других планет Солнечной системы и астероидов, удаление в космос отходов вредных промышленных производств.

Частные космические компании:

• SpaceX (основана в 2002 году) и её космодром
• Blue Origin — создана в 2000 году.
• Virgin Orbit — компания, созданная Virgin Group в 2017 году. Готовится проект воздушного старта^[3]
• Суборбитальные КК SpaceShip компании Scaled Composites: SpaceShipOne — первый в мире частный космический корабль; SpaceShipTwo — туристический суборбитальный КК, дальнейшее развитие SpaceShipOne.
• Interstellar Technologies — первая японская фирма в области частной космонавтики; создана в 2003 году.
• S7 Space — российская компания, основным видом деятельности которой является запуск ракет космического назначения и выведение космических объектов на орбиту.

Космические аппараты используются для спутниковой разведки, дальнего обнаружения баллистических ракет, связи, навигации. Создавались также системы противоспутникового оружия.

Колонизация космоса — это гипотетический процесс освоения и заселения человечеством космического пространства, включая планеты, спутники и другие небесные тела. Эта идея долгое время была предметом научной фантастики, но с развитием технологий она становится всё более реальной. Энтузиасты идеи о колонизации считают, что на Луне и ближайших к Земле планетах и астероидах достаточно ресурсов для создания таких поселений, например с применением технологий роботизированной 3д-печати.

• SpaceX: Компания Илона Маска активно разрабатывает технологии для колонизации Марса.
• NASA: Программа Artemis направлена на возвращение людей на Луну и создание лунной базы^[4].
• Роскосмос и другие страны: Китай, Индия и Европа также разрабатывают свои космические программы.

Космические агентства

• Министерство общего машиностроения (МОМ) — 1955 (в 1990 было заменено ФКА «Роскосмос»).
• Бразильское космическое агентство — основано в 1994 году.
• Европейское космическое агентство (ЕКА) — 1964.
• Индийская организация космических исследований — 1969.
• Канадское космическое агентство — 1989.
• Китайское национальное космическое управление — 1993.
• Национальное космическое агентство Украины (НКАУ) — 1996.
• Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космоса (НАСА) — 1958.
• Федеральное космическое агентство России (ФКА РФ) — (1990).
• Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) — 2003.
• Корейский комитет космических технологий — предположительно 1980-е.

Условные обозначения:
☄ — автоматический космический аппарат^[5] / спутник^[6]
Ѫ — успешная посадка на объект
⚗ — возвращение пробы с веществом на Землю
⚘ — запуск человека в космос^[7] / посещение объекта человеком
ↂ — постоянная обитаемая космическая станция^[8]

'

Бизнес

Выход в космос

☄⚘ↂ

☄⚘ↂ

☄⚘ↂ

☄ↂ

☄ↂ

☄

☄

☄

☄

☄

☄⚘ↂ

☄⚘

Луна

☄Ѫ⚗⚘

☄Ѫ⚗

☄Ѫ⚗

☄

☄

☄Ѫ

☄

☄

☄

Марс

☄Ѫ

☄Ѫ

☄Ѫ

☄

☄

☄

☄

Спутники Марса

☄

Астероиды и кометы

☄Ѫ⚗

☄

☄

☄Ѫ

☄Ѫ⚗

Меркурий

☄

Венера

☄

☄Ѫ

☄

☄

Юпитер

☄

☄

Спутники Юпитера

☄

☄

Сатурн

☄

☄

Спутники Сатурна

☄

☄Ѫ

Уран

☄

Спутники Урана

☄

Нептун

☄

Спутники Нептуна

☄

Плутон

☄

Спутники Плутона

☄

Примечания:

• Космическая индустрия
• Космонавтика
• Космонавтика России
• Космонавтика США
• Хронология пилотируемых космических полётов
• Список межпланетных космических аппаратов
• История исследования Солнечной системы
• Список первых посадок на небесные тела
• Ультрафиолетовая астрономия