russian language  ukrainian language  english language  
Help People News Groups
 
В пакеті "Професіонал" є ВСЕ необхідне для дистанційного навчання! Підключайте пакет "Професіонал" - розширте можливості свого сайту!
История создания и развития ракетно-космической техники. Украина и украинцы в ней. / ПЕРВЫЕ ПОЛЕТЫ В КОСМОС

ПЕРВЫЕ ПОЛЕТЫ В КОСМОС

Первые искусственные спутники Земли, животные, которые побывали в космическом пространстве в научно-исследовательских целях до полета Человека в Космос.

 Первые полеты в Космос

 

Первые искусственные спутники Земли

7 августа 1957 года Телеграфное агентство Советского Союза передало сообщение о запуске  в СССР первой в мире межконтинентальной баллистической ракеты. Многие не придали этому известию особого значения, но ракетчики понимали, что этим было положено начало штурму Космоса. Уже спустя два месяца, четвертого октября 1957 года в 22 часа 28 мин. ракета с простейшим спутником на борту стартовала и, впервые в мире на околоземную орбиту был выведен спутник, в виде шара диаметром 580 мм, весом 83,6 кг. Это был триумф мысли человека, его труда. Приоритет принадлежал Советскому Союзу. На спутнике были установлены 4 антенны длиной до 3 м.

Искусственный спутник Земли (ИСЗ) — космический аппарат, вращающийся вокруг Земли по геоцентрической орбите. Для движения по орбите вокруг Земли аппарат должен иметь начальную скорость равную, или немного большую первой космической скорости. Полёты ИСЗ выполняются на высотах до нескольких сотен тысяч километров. Нижнюю границу высоты полёта ИСЗ обуславливает необходимость избежания процесса быстрого торможения в атмосфере. Период обращения спутника по орбите в зависимости от средней высоты полёта может составлять от полутора часов до нескольких суток. Особое значение имеют спутники на геостационарной орбите, период обращения которых строго равен суткам и поэтому для наземного наблюдателя они неподвижно «висят» на небосклоне, что позволяет избавиться от поворотных устройств в антеннах.Искусственные спутники Земли широко используются для научных исследований и прикладных задач, в образовании и хобби — радиолюбительские спутники.

Сообщение о советском спутнике молниеносно достигло всех уголков Земного шара. Полет спутника был зарегистрирован многими обсерваториями. За ним наблюдали десятки тысяч людей на всех континентах. Октябрь 1957 года навсегда вошел в историю земной цивилизации как дата осуществления вековой мечты человечества о полетах в космическое пространство.

Даже с позиций сегодняшнего дня, когда достижения космонавтики более весомы и плоды космических исследований уже хорошо ощутимы, запуск первого спутника Земли по-прежнему воспринимается как эпохальное событие.

Сигналы радиопередатчиков спутника на двух частотах в виде телеграфных посылок средней длительностью 0,3 с оповестили всему миру с высоты, достигавшей в апогее 947 км, о первом прорыве в космос. Спутник просуществовал как космическое тело 92 суток, совершив 1400 оборотов вокруг пославшей его Земли, пройдя при этом путь около 60 млн км по орбите, наклоненной к плоскости экватора на 65,1 градуса. С помощью установленных на спутнике приборов впервые были определены плотность верхней атмосферы Земли, получены данные о распространении радиосигналов в ионосфере. А главное – была проверена эффективность основных технических решений, связанных с созданием искусственных спутников, выведением их на орбиту и обеспечением их функционирования в космосе. Официально спутник именовался ПС-1, т. е. “простейший спутник - один”.

Через месяц, 3 ноября 1957 года, в СССР был запущен второй, и на этот раз биологический спутник Земли. Как по массе, так и по оснащённости научной аппаратурой он превосходил первый. Спутник представлял собой последнюю ступень ракеты-носителя, на которой в нескольких контейнерах размещались научные измерительные приборы. В отдельной герметичной кабине находилось подопытное животное – собака Лайка. Общая масса аппаратуры, животного и источников электропитания составляла 508,3 кг. На спутнике имелись два радиопередатчика, телеметрическая система, программное устройство, приборы для исследования солнечных и космических лучей. Специальные системы регенерации и терморегулирования поддерживали в кабине условия, необходимые для существования животного.

Спутник вышел на орбиту с высотой апогея 1670 км при наклонении к экватору 65 градусов. Длительность его пребывания в космосе составила 160 суток. Он совершил 2370 оборотов вокруг Земли, пройдя путь свыше 100 млн км.

А что же было с Лайкой? Ее жизнь была принесена на алтарь науки.

Лайка стала первым животным, выведенным на орбиту Земли. Была запущена в космос  3 ноября 1957 года на советском корабле «Спутник-2» с нового космодрома Тюратам (Байконур). На тот момент Лайке было около двух лет, и вес — около 6 килограммов. Возвращение Лайки на Землю было ещё технически невозможно. Собака погибла во время полёта — через 5—7 часов после старта. Она умерла от стресса и перегрева,  хотя предполагалось, что она проживёт около недели.Перед полётом Лайке сделали операцию, в ходе которой установили датчики дыхания на рёбра и датчик пульса около сонной артерии. В течение последнего этапа собак тренировали длительное время в макете контейнера. Когда Лайка была уже на Байконуре, её сажали на несколько часов в кабину, где она привыкала к кормушке, ношению датчиков, комбинезона, ассенизационному устройству и нахождению в замкнутом пространстве. Комбинезон Лайки крепился к контейнеру маленькими тросиками. Их длина позволяла принимать Лайке лежачее, сидячее положение, а также немного передвигаться назад—вперёд. В нижней трети тросиков стояли контактно-реостатные датчики, назначением которых была регистрация двигательной активности.Телеметрические данные показывали, что после действий перегрузок, когда уже Лайка оказалась в невесомости, частота пульса восстановилась до почти нормальных значений, двигательная активность стала умеренной, движения — непродолжительные и плавные. Но времени для нормализации пульса понадобилось в 3 раза больше, чем в наземных экспериментах. Электрокардиограмма не показала никаких патологических изменений.Лайка была жива в течение 4 витков вокруг Земли. Из-за ошибки расчёта площади спутника и отсутствия системы терморегулирования температура за это время поднялась до 40 C. Собака умерла от перегрева. Спутник сгорел в атмосфере 14 апреля 1958 года.

Третий советский спутник массой 1327 кг, выведенный на орбиту 15 мая 1958 года, представлял собой настоящую лабораторию в космосе. На нем были установлены 12 научных приборов, многоканальная телеметрическая система с запоминающим устройством, радиоаппаратура для точных измерений орбиты, радиопередатчик “Маяк”, система терморегулирования, программно-временное устройство и другое бортовое оборудование. Длина спутника составляла 3,57 м, масса научной и измерительной аппаратуры с источником питания - 968 кг, высота апогея достигла 1881 км, наклонение плоскости орбиты 65 градусов. Спутник просуществовал на орбите 691 сутки, пролетев за это время около 450 млн км и совершив 10037 оборотов вокруг Земли. С его помощью была проведена широкая программа исследований околоземного космического пространства (измерялось давление, определялся состав верхней атмосферы, концентрация заряженных частиц, космических лучей, метеорных частиц, изучались магнитное и электрическое поля и др.). с его помощью была установлена внешняя зона радиационного поля Земли.

Сегодня ИСЗ запускаются более чем 40 различными странами (а также отдельными компаниями) с помощью как собственных ракет-носителей (РН), так и предоставляемых в качестве пусковых услуг другими странами и межгосударственными и частными организациями. Первый в мире ИСЗ запущен в СССР 4 октября 1957 года (Спутник-1). Второй страной стали США 1 февраля 1958 года (Эксплорер-1, вес – 8 кг). Следующие страны — Великобритания, Канада, Италия — запустили свои первые ИСЗ в 1962, 1962, 1964 гг. соответственно на американских РН. Третьей страной, выведшей первый ИСЗ на своей РН, стала Франция 26 ноября 1965 года (Астерикс). Австралия и ФРГ обзавелись первыми ИСЗ в 1967 и 1969 гг. соответственно также с помощью РН США. На своих РН запустили свои первые ИСЗ Япония, Китай, Израиль в 1970, 1970, 1988 гг. Ряд стран — Великобритания, Индия, Иран, а также Европа (межгосударственная организация ESRO, ныне ESA) — запустили свои первые ИСЗ на иностранных носителях, прежде чем создали свои РН. Первые ИСЗ многих стран были разработаны и закуплены в других странах (США, СССР, Китае и др.).

Животные в Космосе

Животные в космосе — животные, в научно-исследовательских целях посылаемые в космическое пространство на космических кораблях. До полета человека в космос (1961 год) полёты животных имели цель проверить, могут ли будущие космонавты выжить после полёта, и если да, то как полёт может сказаться на их здоровье. В эпоху пилотируемой космонавтики животных посылают в космос для изучения различного рода биологических процессов, эффектов микрогравитации и в других целях.

Исследования космического пространства, выполненные искусственными спутниками Земли и автоматическими межпланетными станциями, позволили ученым и конструкторам получить представление о физических процессах, происходящих в космосе. Стало ясно, что эта среда не благоприятна для человека. Холод в тени Земли, жара в лучах Солнца, космические вакуум и радиация, перегрузки при взлете и посадке, невесомость во время полета на околоземной орбите – вот далеко неполный перечень тех условий, с которыми придется столкнуться человеку, покидающему предел земного притяжения.

Ученые тщательно, шаг за шагом изучали условия космического полета человека, исследовали влияние космической среды как на живой организм, так и на конструкцию средства его передвижения. Еще до запуска первого искусственного спутника Земли, с 1951 года в Советском Союзе проводились биологические исследования с помощью ракет, поднимающихся на большие высоты. Было проведено несколько десятков экспериментов, в которых животные, размещенные в контейнерах ракет, совершали подъем на высоту порядка 450 км от поверхности Земли. Однако ни во время кратковременных, ни во время длительных полетов в организме животных после возвращения на Землю не обнаружили каких-либо серьезных изменений в физиологических функциях.

В СССР было проведено три серии таких экспериментов. В качестве биологического объекта использовали собак, физиология которых хорошо изучена.

Собаки

Преимущества использования собак 

Для экспериментальных запусков с целью подтверждения безопасности космических полётов предлагались мыши, крысы и собаки. Рассматривался вариант запусков и с обезьянами, но выбор пал на собак, так как они лучше поддаются дрессировкам и более спокойны, чем обезьяны. Однако, маленькие породистые собаки не годились для полёта, чаще всего они были изнежены, слишком требовательны к пище и недостаточно выносливы. Поэтому собак отбирали из питомника бездомных животных. По рекомендациям специалистов по кино-, фото- и телеаппаратуре решено было отбирать белых собак, потому что белые лучше выглядели в кадре. Затем их отбирали по результатам тренировок в барокамерах, на центрифугах и вибростендах.

В Советском Союзе уже был накоплен серьёзный опыт использования собак, как подопытных животных. Иван Петрович Павлов — российский (а впоследствии и советский) учёный-физиолог, создатель науки о высшей нервной деятельности, в своих исследованиях использовал именно их. Для полёта в космос использовали беспородных и бездомных собак. Именно эти животные к моменту испытаний уже прошли естественный отбор в условиях улицы и бродячего образа жизни. По сравнению с домашними и породистыми собаками, у дворняжек были отмечены крепкое здоровье, смекалка, неприхотливость в еде, лояльное отношение к человеку. Подопытные собаки прошли все необходимые виды испытаний, которые проводили учёные. Их приучали длительно находиться в замкнутом пространстве, переносить сильные перегрузки и вибрации, не пугаться громких и непонятных звуков, уметь находиться в тесном экспериментальном снаряжении, позволяя записывать получаемые данные с закреплённых на теле датчиков. Собак отбирали по особым параметрам, диктуемым особенностью исследовательского оборудования и размерами пассажирских кабин ракет. Требовались животные не тяжелее 6 кг и ростом не выше 35 см. Для правильного расположения датчиков более всего подходили короткошёрстные собаки. Их отправляли в полёты попарно, чтобы исключить возможность индивидуальной реакции и получить более объективные результаты. Исследования полётов собак в верхние слои атмосферы и в космос были тщательно засекречены. Конструкторы, учёные и, иногда, даже собаки были под псевдонимами. В связи с этим иногда в кличках собак в разных источниках информации возникало несоответствие. У одной собаки могло быть несколько разных кличек.

Животных и необходимую физическую аппаратуру помещали в герметичной головной части ракеты. В первой серии экспериментов животных запускали на высоту 100 км. Максимальная скорость полета составляла 4212 м/с, перегрузка превышала 5,5.единиц, в состоянии невесомости они пребывали 5 мин. На 188-й секунде полета происходило отделение головной части ракеты от ее корпуса. На заключительном этапе полета с высоты 6-8 км животные в герметичной кабине на парашюте спускались на Землю.

Во второй серии экспериментов животные совершали полет в вентилируемом скафандре, который укреплялся на выдвижном лотке и вставлялся во внутреннюю часть специальной тележки, с помощью которой обеспечивалось катапультирование животных из кабины ракеты. На тележке крепилась парашютная система, которая предназначалась для спасения животных после катапультирования. В отсеке головной части ракеты имелось по две катапультируемые тележки. Ракеты поднимались на высоту 110 км. При скорости 565 - 728 м/с происходило катапультирование животного, находящегося на правой тележке, а при скорости 1020 - 1150 м/с - на левой тележке.

Во время активного движения ракеты поперечная перегрузка превышала 5 единиц, а при вхождении в плотные слои атмосферы наблюдалось ее уменьшение до 1 - 1,2 единицы. Действие динамической невесомости длилось около 3,7 мин.

Физиологические исследования были проведены на двенадцати собаках, причем 6 из них летали по два раза.

В третьей серии экспериментов полеты животных совершались посредством  баллистических ракет на высоту 212 и 450 км. С помощью индивидуальной одежды животных фиксировали в специальном лотке и помещали в герметичные кабины попарно.

При запуске ракет на высоту 212 км максимальная скорость на восходящей траектории полета составляла 1,72, на нисходящей - 1,75 км/с. Головная часть отделялась от ракеты в верхней точке траектории полета. На высоте 4 км открывался тормозной парашют головной части, а на высоте 2 км вводилась в действие основная парашютная система.

На активном участке полета перегрузки плавно нарастали от 1 до 6 единиц, после чего наступал период динамической невесомости, длящийся 360 - 370 с. При торможении герметичной кабины вновь возникали значительные по величине перегрузки продолжительностью 35 - 40 с.

Третья серия экспериментов была проведена на четырнадцати собаках. Некоторых животных посылали в полет по два и три раза. При запуске ракет на высоту 450 км на активном участке полета перегрузки были несколько больше, чем при полете ракет на высоту 212 км, а период невесомости достигал 9 - 10 мин.

Анализ результатов всех трех серий показал, что на активном участке полета при действии на животных перегрузок, направленных от спины к груди, частота дыхательных движений у большинства из них возрастала, а в период невесомости снижалась до исходного уровня. На активном участке полета и во время торможения головной части ракеты пульс у большинства собак учащался до 220 - 270 ударов в минуту.

Электрокардиограммы подопытных животных каких-либо патологических изменений в полете со стороны проводимости, возбудимости и автоматизма сердечной мышцы не имели.

Таким образом, полученные данные, подтвердили возможность полета человека в космическое пространство. Хотя эти эксперименты были лишь началом системного изучения влияния космической среды и факторов полета на живой организм.

Настал черед биологических исследований на спутниках, т.е. изучения комплексного влияния на живой организм перегрузок, состояния невесомости и космической радиации. Первым живым биологическим объектом в космосе, как указывалось выше, стала собака Лайка, совершившая полет на втором спутнике Земли. Контейнер, в котором размещалась собака, был оборудован необходимыми системами, обеспечивающими пребывание ее в космосе. Сведения о состоянии животного во время полета, переданные на Землю по радиотелеметрическим каналам, были чрезвычайно ценными.

После серии биологических экспериментов по доставке животных в космос и возвращению на Землю отдельных из них приступили к созданию космического корабля, системы которого могли обеспечить жизнедеятельность человека в условиях полета на орбите спутника нашей планеты. Для этого потребовалось решать проблемы медико-биологического, конструкторского и полетного характера.

Дезик и Цыган стали первыми живыми существами, впервые в истории осуществившими полёт на баллистической ракете в верхние слои атмосферы до условной границы с космосом. Старт ракеты Р-1В (В-1В) с собаками на борту состоялся 22 июля 1951 года на полигоне Капустин Яр в 4:00 утра. Весь полёт до приземления продолжался около 20 минут. Контейнер с собаками благополучно приземлился в 20 км от места старта. Никаких физиологических изменений или отклонений у них обнаружено не было. Дезик и Цыган благополучно перенесли перегрузки и невесомость. Только Цыган получил незначительную травму при приземлении — он оцарапал кожу на животе. Больше он не участвовал в полётах. Цыгана забрал к себе домой председатель Государственной Комиссии по организации исследований на геофизических ракетах академик А. А. Благонравов.

 

19 августа 1960 года собаки Белка и Стрелка стали первыми живыми существами, совершившими суточный орбитальный полёт и благополучно вернувшимися обратно. За это время корабль совершил 17 полных оборотов вокруг Земли. Через некоторое время после приземления Стрелка принесла здоровое потомство — шесть щенков, один из которых был отправлен в подарок жене президента США Жаклин Кеннеди.

Основной целью эксперимента по запуску второго космического корабля-спутника, названного «Спутник-5» (пятый космический аппарат серии «Спутник»), было исследование влияния факторов космического полёта на организм животных и других биологических объектов (перегрузка, длительная невесомость, переход от перегрузок к невесомости и обратно), изучение действия космической радиации на животные и растительные организмы, на состояние их жизнедеятельности и наследственность, отработка систем, обеспечивающих жизнедеятельность человека, безопасность полёта и благополучное возвращение на Землю. Также было проведено несколько медико-биологических экспериментов и научных исследований космического пространства. Белка и Стрелка являлись дублёрами собак   Чайки и Лисички  , которые погибли в катастрофе такого же корабля при неудачном старте 28 июля 1960 года. На 19-й секунде полёта у ракеты-носителя разрушился боковой блок первой ступени, в результате чего она упала и взорвалась.

Эксперимент суточного орбитального полёта Белки и Стрелки на втором космическом корабле-спутнике являлся существенным вкладом в изучение и освоение космического пространства. Объём проведённых исследований и характер решаемых при этом задач позволили сделать выводы о возможности человека совершить орбитальный полёт вокруг Земли. Во время полёта Белки и Стрелки и, согласно результатам, полученным после него, учёными были получены уникальные научные данные о влиянии факторов космического полёта на физиологические, биохимические, генетические и цитологические системы животных (в том числе и млекопитающих) и растений.

У Белки и Стрелки после орбитального полёта биохимические исследования показали, что суточный полёт вызвал у них реакцию типа «стресс», но на Земле эти отклонения быстро возвратились к исходным значениям. Было сделано заключение о временности данной реакции во время полёта. Заметных изменений в обмене веществ также не было обнаружено. Учёных насторожили некоторые особенности физиологического состояния собаки Белки, которая после четвёртого витка стала крайне беспокойной, билась и пыталась освободиться от элементов крепления. Собака лаяла, было отчётливо видно, что она плохо себя чувствует, хотя её попутчица Стрелка весь полёт провела спокойно. Никаких отклонений в проведённых послеполётных анализах у собак не наблюдалось. Были сделаны выводы, что необходимо осторожно подходить к вопросам планирования предстоящего полёта человека в космос. На основании этого было принято решение ограничить полёт первого человека в космос минимальным количеством витков. Так что Белка фактически предопределила одновитковый полёт первого космонавта Юрия Алексеевича Гагарина.


25 марта 1961 года состоялся полёт собаки Удача, которой первый космонавт Ю. А. Гагарин перед стартом дал имя   Звёздочка  . Одновитковый полёт на корабле «Восток ЗКА № 2» прошёл успешно. Вместе с собакой летал и   манекен «Иван Иванович»  . Попутно была испытана фоторазведывательная аппаратура над объектами в Турции и Африке. До полёта в космос первого человека оставалось всего 18 дней.

Обезьяны

Наиболее близкие к человеку по физиологии обезьяны многократно запускались в суборбитальные и орбитальные полёты как до, так и после первого полёта в космос человека. США запускали обезьяну в космос первоначально между 1948—1961 и по одному полёту в 1969 и в 1985 годах. В суборбитальные полёты запускали обезьян Франция в 1967 году, Аргентина в 1969—1970 годах, Иран с 2011 года. Советский Союз и Россия запускали обезьян между 1983 и 1996 годами. Всего в космос летали 32 обезьяны; у каждой было только по одной миссии. Были использованы обезьяны из нескольких видов, в том числе макаки-резусы (большинство), макаки-крабоеды и обыкновенные беличьи обезьяны, а также свинохвостые макаки. В рамках программы Меркурий в США летали шимпанзе Хэм и Энос.

Кошки

Кошки запускались в космос только Францией. 18 октября 1963 года Франция запустила в околоземное пространство ракету с кошкой на борту. В подготовке к этому полёту принимало участие двенадцать животных, главным кандидатом на полёт был кот Феликс. Он прошёл интенсивную подготовку и был утверждён на полёт. Однако незадолго до запуска кот сбежал, и его срочно заменили Фелисеттой. Запуск ракеты с «астрокошкой» (как позже прозвали Фелисетт газеты) был произведён с полигона в пустыне Сахара. Она достигла высоты 200 километров, где капсула с кошкой отделилась и на парашюте спустилась на землю. Эксперимент прошел благополучно, кошку извлекли из капсулы живой и невредимой. О её жизни после знаменательного полёта, ничего не известно. Вторая попытка запуска 24 октября того же года была по некоторым данным орбитальной и неудачной — возвращаемая капсула не отработала расчётную команду на спуск и вернулась на Землю спустя 2 суток, когда не называемое по имени животное было уже мертво, что очень расстроило учёных.

Черепахи

В рамках «лунной программы СССР» летно-конструкторские испытания корабля 7К-Л1 предусматривали изучить, как перегрузки повлияют на живые организмы. Успешный запуск корабля 7К-Л1 № 9 был осуществлен 15 сентября 1968 г. На борту космического корабля, названного в печати «Зонд-5», находились живые объекты: две среднеазиатские черепахи, дрозофилы, хрущаки, традесканция с бутонами, клетки Хела в культуре, семена высших растений — пшеницы, сосны, ячменя, водоросль хлорелла на различных питательных средах, разные виды лизогенных бактерий и т. д.

21 сентября 1968 года спускаемый аппарат «Зонда-5» вошёл по баллистической траектории в атмосферу Земли и приводнился в акватории Индийского океана. Когда моряки с советского корабля готовили спускаемый аппарат к подъёму на палубу — они услышали, что внутри аппарата что-то шуршит, а потом последовал звук удара. Опять шуршание и опять удар… Предположили, что на аппарате, очевидно, установлен самоликвидатор. Работы были приостановлены до тех пор, пока не связались с учёными, работавшими с «Зондом-5». От них моряки узнали, что шуршат черепахи, которые помещены как подопытные животные в испытательный отсек. Спускаемый аппарат был поднят на борт советского экспедиционного океанографического судна «Василий Головин» и 3 октября 1968 года доставлен в Бомбей, откуда самолётом отправлен в Москву. Черепах извлекли из спускаемого аппарата уже в Москве, в цеху ЦКБЭМ, и передали их в распоряжение учёных. Полёт был перенесён черепахами нормально, но по некоторым данным у одной из них из-за перегрузки, достигавшей при приземлении 20 единиц, вылез из орбиты глаз.

После возвращения на Землю черепахи были активными — много двигались, с аппетитом ели. За время эксперимента они потеряли в весе около 10%. Исследование крови не выявило каких-либо существенных отличий у этих животных, по сравнению с контрольными. «Зонд-5» впервые в мире совершил облёт Луны и через 7 суток после старта вернулся к Земле, войдя в атмосферу со второй космической скоростью.