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.
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.
Неизведанные глубины Космоса интересовали человечество на протяжении многих веков. Исследователи и ученые всегда делали шаги к познанию созвездий и космического простора. Это были первые, но значительные достижения на то время, которые послужили дальнейшему развитию исследований в этой отрасли.
Немаловажным достижением было изобретение телескопа, с помощью которого человечеству удалось заглянуть значительно дальше в космические просторы и познакомиться с космическими объектами, которые окружают нашу планету более близко. В наше время исследования космического пространства осуществляются значительно легче, чем в те года. Наш портал сайт предлагает Вам массу интересных и увлекательных фактов о Космосе и его загадках.
Активное исследование космического пространства началось с запуска первого искусственно созданного спутника нашей планеты. Это событие датируется 1957 годом, когда он и был запущен на орбиту Земли. Что касается первого аппарата, который появился на орбите, то он был предельно простым в своей конструкции. Этот аппарат был оснащен достаточно простым радиопередатчиком. При его создании конструкторы решили обойтись самым минимальным техническим набором. Все же первый простейший спутник послужил стартом к развитию новой эры космической техники и аппаратуры. На сегодняшний день можно сказать, что это устройство стало огромным достижением для человечества и развития многих научных отраслей исследований. Кроме того, вывод спутника на орбиту был достижением для всего мира, а не только для СССР. Это стало возможным за счет упорной работы конструкторов над созданием баллистических ракет межконтинентального действия.
Именно высокие достижения в ракетостроении дали возможность осознать конструкторам, что при снижении полезного груза ракетоносителя можно достичь очень высоких скоростей полета, которые будут превышать космическую скорость в ~7,9 км/с. Все это и дало возможность вывести первый спутник на орбиту Земли. Космические аппараты и техника являются интересными из-за того, что предлагалось много различных конструкций и концепций.
В широком понятии космическим аппаратом называют устройство, которое осуществляет транспортировку оборудования или людей к границе, где заканчивается верхняя часть земной атмосферы. Но это выход лишь в ближний Космос. При решении различных космических задач космические аппараты разделены на такие категории:
Суборбитальные;
Орбитальные или околоземные, которые передвигаются по геоцентрическим орбитам;
Межпланетные;
Напланетные.
Созданием первой ракеты для вывода спутника в Космос занимались конструкторы СССР, причем само ее создание заняло меньше времени, чем доводка и отладка всех систем. Также временной фактор повлиял на примитивную комплектацию спутника, поскольку именно СССР стремился достичь показателя первой космической скорости ее творения. Тем более что сам факт вывода ракеты за пределы планеты был более веским достижением на то время, чем количество и качество установленной аппаратуры на спутник. Вся проделанная работа увенчалась триумфом для всего человечества.
Как известно, покорение космического пространства только было начато, именно поэтому конструкторы достигали все большего в ракетостроении, что и позволило создать более совершенные космические аппараты и технику, которые помогли сделать огромный скачок в исследовании Космоса. Также дальнейшее развитие и модернизация ракет и их компонентов позволили достичь второй космической скорости и увеличить массу полезного груза на борту. За счет всего этого стал возможным первый вывод ракеты с человеком на борту в 1961 году.
Портал сайт может поведать много интересного о развитии космических аппаратов и техники за все года и во всех странах мира. Мало кому известно, что действительно космические исследования учеными были начаты еще до 1957 года. В космическое пространство первая научная аппаратура для изучения была отправлена еще в конце 40-х годов. Первые отечественные ракеты смогли поднять научную аппаратуру на высоту в 100 километров. Кроме того, это был не единичный запуск, они проводились достаточно часто, при этом максимальная высота их подъема доходила до показателя в 500 километров, а это значит, что первые представления о космическом пространстве уже были до начала космической эры. В наше время при использовании самых последних технологий те достижения могут показаться примитивными, но именно они позволили достичь того, что мы имеем на данный момент.
Созданные космические аппараты и техника требовали решения огромного количества различных задач. Самыми важными проблемами были:
Возникшие проблемы пробудили интерес исследователей и ученых разных областей знаний. Совместное сотрудничество позволило получить положительные результаты при решении поставленных задач. В силу всего этого начала зарождаться новая область знаний, а именно космическая техника. Возникновение данного рода конструирования было отделено от авиации и других отраслей за счет его уникальности, особых знаний и навыков работы.
Непосредственно после создания и удачного запуска первого искусственного спутника Земли развитие космической техники проходило в трех основных направлениях, а именно:
Множество областей работы космической техники и достижения второй космической скорости позволили ученым получить доступ к более дальним космическим объектам. Именно поэтому в конце 50-х годов удалось осуществить пуск спутника в сторону Луны, кроме того, техника того времени уже позволяла отправлять исследовательские спутники к ближайшим планетам возле Земли. Так, первые аппараты, которые были посланы на изучение Луны, позволили человечеству впервые узнать о параметрах космического пространства и увидеть обратную сторону Луны. Все же космическая техника начала космической эры была еще несовершенная и неуправляемая, и после отделения от ракетоносителя главная часть вращалась достаточно хаотически вокруг центра своей массы. Неуправляемое вращение не позволяло ученым производить много исследований, что, в свою очередь, стимулировало конструкторов к созданию более совершенных космических аппаратов и техники.
Именно разработка управляемых аппаратов позволила ученым провести еще больше исследований и узнать больше о космическом пространстве и его свойствах. Также контролируемый и стабильный полет спутников и других автоматических устройств, запущенных в Космос, позволяет более точно и качественно передавать информацию на Землю за счет ориентации антенн. За счет контролируемого управления можно осуществлять необходимые маневры.
В начале 60-х годов активно проводились пуски спутников к самым близким планетам. Эти запуски позволили более подробно ознакомиться с условиями на соседних планетах. Но все же самым большим успехом этого времени для всего человечества нашей планеты является полет Ю.А. Гагарина. После достижений СССР в строении космической аппаратуры большинство стран мира также обратили особое внимание на ракетостроение и создание собственной космической техники. Все же СССР являлся лидером в данной отрасли, поскольку ему первому удалось создать аппарат, который осуществил мягкое прилунение. После первых успешных посадок на Луне и других планетах была поставлена задача для более детального исследования поверхностей космических тел с помощью автоматических устройств для изучения поверхностей и передачи на Землю фото и видео.
Первые космические аппараты, как говорилось выше, были неуправляемыми и не могли вернуться на Землю. При создании управляемых устройств конструкторы столкнулись с проблемой безопасного приземления устройств и экипажа. Поскольку очень быстрое вхождение устройства в атмосферу Земли могло просто сжечь его от высокой температуры при трении. Кроме того, при возвращении устройства должны были безопасно приземляться и приводняться в самых различных условиях.
Дальнейшее развитие космической техники позволило изготовлять орбитальные станции, которые можно использовать на протяжении многих лет, при этом менять состав исследователей на борту. Первым орбитальным аппаратом данного типа стала советская станция «Салют». Ее создание стало очередным огромным скачком человечества в познании космических пространств и явлений.
Выше указана очень маленькая часть всех событий и достижений при создании и использовании космических аппаратов и техники, которая была создана в мире для изучения Космоса. Но все же самым знаменательным стал 1957 год, с которого и началась эпоха активного ракетостроения и изучения Космоса. Именно запуск первого зонда породил взрывоподобное развитие космической техники во всем мире. А это стало возможным за счет создания в СССР ракетоносителя нового поколения, который и смог поднять зонд на высоту орбиты Земли.
Чтобы узнать обо всем этом и многом другом, наш портал сайт предлагает Вашему вниманию массу увлекательных статей, видеозаписей и фотографий космической техники и объектов.
Писатели-фантасты, отправлявшие своих героев к другим мирам, даже не предполагали, как быстро реализуются эти мечты. От первых запусков маленьких ракет, поднявшихся на несколько десятков метров, до первого искусственного спутника Земли про шло всего 30 лет. В наши дни многочисленные космические аппарата фотографируют поверхности далёких планет и их спутников, проводят всевозможные исследования, передавая данные на Землю. Пройдёт ещё немного времени, и в космосе появятся обширные колонии. Согласно оценкам экспертов, к 2030 г. за пределами земной атмосферы будут постоянно работать свыше 1000 человек
Вполне естественно, что Луна, как ближайшее к Земле небесное тело, стала первым объектом, к которому направились космические аппараты.
Советские автоматические межпланетные станции первого поколения «Луна-1, −2, −3» не использовали ни коррекцию курса на траектории Земля — Луна, ни торможение при подлёте. Они совершали полёт напрямую. Стартовав с Земли 2 января 1959 г., станция «Луна-1» массой 361 кг впервые достигла второй космической скорости (т. е. минимальной скорости, которую должен развить стартующий с небесного тела объект, чтобы преодолеть силу его притяжения; для Земли она равна 11,19 км/с) и прошла на расстоянии около б тыс. километров от поверхности Луны.
«Луна-2» достигла лунной
поверхности 14 сентября 1959 г.
вблизи центрального меридиана (место
посадки этой станции теперь называется Заливом Лунника). Её приборы
показали, что Луна практически не имеет собственного магнитного поля. А на
борту станции «Луна-3» находилась фототелевизионная аппаратура, впервые
передавшая на Землю снимки части видимого и почти 2/3 невидимого
полушария. На них было большое количество дефектов, но, несмотря на это,
учёным удалось выбить множество деталей на обратной стороне Луны. Открытые
«Луной-3» кратеры получили названия: Циолковский, Курчатов, Джордано
Бруно, Жюль Берн и др.
Крупномасштабное фотографирование отдельных участков поверхности видимого полушария выполнил в процессе падения на Луну американские космические аппараты «Рейнджер-7, −8, −9» в 1964 и 1965 гг. Советская станция «Зонд-3» завершила фотографирование невидимого полушария.
Первая мягкая посадка на лунную поверхность была осуществлена в феврале 1966 г. советской автоматической станцией «Луна-9». Телекамеры передали на Землю панорамы окружающего ландшафта с разрешением до нескольких миллиметров. В 1966 г. на орбиту вокруг Луны также были выведены искусственные спутники «Луна-10, -11, −12». На них были установлены приборы для исследования спектрального состава инфракрасного и гамма-излучения лунной поверхности, оборудование для регистрации метеорных частиц и др. В том же году американский аппарат «Сервейор-1» совершил мягкую посадку на Луну и в течение шести недель передавал на Землю снимки поверхности. В конце декабря 1966 г. мягкую посадку выполнила станция «Луна-13», её выносные приборы исследовали свойства лунного грунта, а телевизионные камеры фотографировали окружающую местность.
Мягкие посадки в различных районах Луны осуществили
американские космические аппараты «Сервей-ор-3,-5,-6,-7» (1967-1968 гг.),
которые должны были исследовать лунную поверхность и выбрать места посадок
космических кораблей серии «Аполлон». Пять американских искусственных
спутников «Лунар орбитер» в 1966-1967 гг. фотографировали Луну и изучали
её гравитационное поле. Детальная съёмка поверхности в районе лунного
экватора, выполненная этими спутниками, также нужна была для отбора
будущих мест посадок космических кораблей с астронавтами.
Отработка элементов программы полёта на Луну проводилась сначала непилотируемыми кораблями серии «Аполлон», а затем и пилотируемыми («Аполлон-8, −9, −10»). Весил «Аполлон» 44 т и состоял из основного блока и лунной кабины, включавшей посадочную и взлётную ступени. Пилотируемые облёты Луны планировались и в нашей стране. Для отработки манёвров на орбите использовались космические аппараты «Зонд-4, −5, −6, −7, −8». Однако от этих планов отказались после того, как такие облёты совершили американские астронавты.
Место посадки лунной кабины космического корабля «Аполлон-11» было выбрано в Море Спокойствия, где уже побывали аппараты «Рейнджер-8» и «Сервейор-5». Астронавты Нил Армстронг и Эдвин Олдрин осуществили посадку 20 июля 1969 г. Первым из кабины вышел Армстронг, произнеся при этом фразу, ставшую исторической: «Это небольшой шаг для челнока, но огромный скачок для человечества». Астронавты разговаривали президентом США, используя чешскую радиосвязь; установили сжатель лазерного излучения, сейс метр, сделали снимки, собрали 221 образцов лунного грунта. Все раб заняли у них 2 ч 30 мин. За это вр астронавты удалялись от посадочного модуля на расстояние до 100 м. В ос-г новном блоке на орбите наход Майкл Коллинз, который также пр дил научные исследования.
Астронавты «Аполлона-12», запу-1 щенного 14 ноября 1969 г., Чарлз! Конрад и Алан Бин совершили посадку в районе Океана Бурь, недалеко от лунного экватора. В основном блоке корабля на орбите вокруг Луны оставался Ричард Гордон. Конрад и Бин дважды выходили на поверхность, установили аппаратуру для изучения сейсмической активности Луны и состава частиц солнечного ветра у её поверхности. Поскольку место посадки было выбрано рядом со станцией «Сервейор-3», которая пробыла на Луне два года семь месяцев, в задачу астронавтов входило её обследование. Они не обнаружили никаких следов разрушения станции; только слой рыже-коричневой пыли покрывал её. На этот раз было собрано 34кг образцов лунной породы.
Экипаж «Аполлона-13» не смог выполнить посадку на Луну
из-за взрыва в двигательном отсеке основного блока. Совершив облёт Луны,
астронавты вернулись на Землю через семь дней.
Советская автоматическая станция «Луна-16» в сентябре 1970 г. произвела мягкую посадку в Море Изобилия, где специальным грунтозаборным устройством была взята лунная порода весом 105 г и помещена в возвращаемый аппарат, который доставил её на Землю. В том же году станцией «Луна-17» впервые был доставлен самоходный аппарат «Луноход-1», проделавший путь длиной 10,5 км и передавший на Землю множество снимков. С помощью установленного на «Луноходе-1» лазерного уголкового отражателя удалось уточнить расстояние от Земли до Луны.
Экспедиция «Аполлона-14» проходила с 31 января по 9 февраля 1971 г. Репортаж с места посадки лунной кабины в районе кратера Фра Мауро передавался на Землю. Астронавты Алан Шепард и Эдгар Митчелл провели на поверхности Луны 9 ч и собрали 44,5 кг пород. В августе 1971 г. у подножия лунных гор Апеннины высадился экипаж корабля «Аполлон-15». Впервые астронавты Дэвид Скотт и Джеймс Ирвин использовали для передвижения луноход, проделав на нём путь длиной 10 км, и провели многочисленные исследования. В частности, они изучали глубокое ущелье, носящее название Борозда Хэдли, однако спуститься вниз без специального снаряжения не решились.
В апреле 1972 г. экипаж лунной кабины космического корабля «Аполлон-16» совершил посадку в материковом районе в окрестностях кратера Декарт. В декабре того же года была успешно выполнена последняя, шестая экспедиция на корабле «Аполлон-17».
Второй самоходный аппарат «Лу-ноход-2», доставленный
станцией «Луна-21» в январе 1973 г., продолжил исследования в довольно
сложном районе Луны, являющемся переходным от моря к материку. С помощью
бортовой телевизионной аппаратуры на Землю были переданы многочисленные
панорамы и снимки окружающей местности, данные о свойствах грунта и его
химическом составе. Всего было пройдено 37 км. В 1974 г. аппарат «Луна-22»
выполнял изучение рельефа и гравитационного поля с орбиты искусственного
спутника Луны. В том же году «Луне-23» удалось совершить посадку в районе
Моря Кризисов. Исследования Луны советскими автоматическими станциями были
завершены космическим аппаратом «Луна-24», выполнившим автоматическое
бурение лунного грунта в Море Кризисов на глубину 2 м и доставившим на
Землю 22 августа 1976 г. 170 г лунной породы.
После этого довольно долго к Луне не было запусков ни в нашей стране, ни в США. Интересно, что лишь 14 лет спустя, в марте 1990 г., Япония с помощью ракеты «Нисан» вывела на орбиту вокруг Луны автоматический аппарат «Мусес-А» для дистанционного исследования лунной поверхности.
К аппаратам нового поколения, создающимся с использованием сверхлёгких материалов, относится станция «Клементина», запущенная в январе 1994 г. Помимо фотографирования поверхности Луны ею выполнены измерения высот рельефа, а также уточнены толщина лунной коры, модель гравитационного поля и некоторые другие параметры.
В недалёком будущем начнётся освоение Луны. Уже в наши дни детально разрабатываются проекты создания на её поверхности постоянно действующей обитаемой базы. Длительное или постоянное присутствие на Луне сменных экипажей такой базы позволит решать более сложные научные и прикладные задачи.
О поверхности ближайшей к Солнцу планеты ничего не было известно до полёта космического аппарата «Мари-нер-10», запущенного 3 ноября 1973 г. Вес научной аппаратуры составлял около 80 кг. Сначала аппарат был направлен к Венере, в поле тяготения которой получил гравитационный разгон и, изменив траекторию, 29 марта 1974 г. подлетел к Меркурию. Снимки поверхности, полученные в результате трёх пролётов «Маринера-10» с интервалом в шесть месяцев, показали удивительное сходство рельефа Меркурия с ближайшей соседкой Земли — Луной. Как оказалось, вся его поверхность покрыта множеством кратеров разных размеров.
Учёных несколько разочаровало то, что атмосферы на Меркурии обнаружено не было. Найдены следы аргона, неона, гелия и водорода, но столь незначительные, что можно говорить лишь о вакууме с такой степенью разрежения, которую на Земле не умеют ещё получать.
Во время первого пролёта, проходившего на высоте 705 км, были обнаружены ударная волна плазмы и магнитное поле вблизи Меркурия. Удалось уточнить значение радиуса планеты (2439 км) и её массы.
21 сентября 1974 г. на довольно большом расстоянии (более 48 тыс. километров) был осуществлён второй пролёт около Меркурия. Датчики температуры позволили установить, что в течение дня, продолжительность которого составляет 88 земных суток. температура поверхности планеты поднимается до 510 °С, а ночью опускается до −210 °С. С помощью радиометра был определён тепловой поток, излучаемый поверхностью; на фоне нагретых участков, состоящих из рыхлых пород, выявлены более холодные, представляющие собой скальные породы.
Во время третьего пролёта около Меркурия, происходившего 16 марта 1975
г. на наименьшем расстоянии −318 км, было подтверждено, что обнаруженное
магнитное поле действительно принадлежит планете. Его напряжённость
составляет около 1% от напряжённости земного магнитного поля. 3 тыс.
фотографий, полученных на этом сеансе, имели разрешение до 50 м. Поскольку
три сеанса фотографирования охватывали западное полушарие планеты,
восточное оставалось неисследованным.
В настоящее время разрабатываются проекты новых полётов космических станций к Меркурию, которые позволят изучить и его восточное полушарие.
Поверхность Венеры полностью скрыта мощным облачным покровом, и только с помощью радиолокаторов возможно «увидеть» её рельеф.
Первый спускаемый аппарат в виде сферы диаметром 0,9 м с теплозащитным покрытием был доставлен космическим аппаратом «Венера-3» в марте 1966 г. Спускаемые аппараты станций «Венера-4, −5, −6» передавали сведения о давлении, температуре и составе атмосферы во время спуска. Однако они не достигли поверхности планеты, поскольку не были рассчитаны на атмосферное давление Венеры, которое составляет, как оказалось, 90 атмосфер! И только спускаемый аппарат «Венеры-7» в декабре 1970 г. опустился наконец на поверхность Венеры и передал данные о составе атмосферы, температуре различных её слоев и поверхности, а также об изменении давления.
В июле 1972 г. спускаемый аппарат станции «Венера-8» впервые сел на дневную сторону планеты и показал, что освещённость на её поверхности напоминает земной пасмурный день. Облака Венеры, через которые прошёл аппарат на высоте от 70 до 30 км, имели слоистую структуру и были не очень плотными.
В октябре 1975 г. аппараты нового поколения «Венера-9, −10», совершившие мягкую посадку на расстоянии свыше 2 тыс. километров друг от друга на освещённой стороне планеты, впервые передали на Землю панорамы окружающей их местности. Масса каждого спускаемого аппарата диаметром 2,4 м составляла 1560 кг. В течение часа оставшиеся на орбите космические аппараты ретранслировали научную информацию с поверхности планеты на Землю.
Увидеть глобальные
особенности рельефа большей части поверхности Венеры люди смогли благодаря
радиолокационному зондированию, выполненному с американской автоматической
станции «Пионер-Венера-1» в 1978 г. На картах, составленных по результатам
измерения высот поверхности, можно видеть обширные возвышенности,
отдельные горные массивы и низменности.
Интересный эксперимент был проведён на станции «Пионер-Венера-2»: с её помощью в атмосферу Венеры были сброшены один большой (диаметром 1,5 м и массой 316 кг) и три малых (диаметром 0,7 м и массой 96,6 кг) спускаемых аппарата на дневную и ночную стороны, а также в район северного полюса планеты. Аппараты передавали информацию в процессе падения, а один из малых аппаратов даже выдержал удар и передавал данные с поверхности в течение часа. Результаты этого эксперимента подтвердили, что атмосфера планеты содержит до 96% углекислого газа, до 4% азота и немного водяного пара. На поверхности был обнаружен тонкий слой пыли.
В декабре 1978 г. проводили исследования и советские «Венера-11, −12», опустившиеся на расстоянии 800 км друг от друга. Интересными оказались данные о регистрации электрических разрядов в атмосфере планеты. Один из аппаратов выявил 25 ударов молнии в секунду, а другой около 1000, причём один из раскатов грома продолжался 15 мин. По-видимому, возникновению этих разрядов способствует высокое содержание серной кислоты в облачном покрове.
Данные о химическом составе пород в месте посадок «Венеры-13, −14» были получены в марте 1982 г. с помощью специальных грунтозаборных устройств, поместивших породу внутрь спускаемого аппарата. Данные анализов, выполненных автоматами, были переданы на Землю, где учёные смогли сопоставить эти породы с базальтами, встречающимися в глубоководных впадинах земных океанов.
С орбит искусственных спутников Венеры аппараты «Венера-15, −16», оборудованные радиолокационными системами, передали изображения поверхности части северного полушария планеты и данные измерений высот рельефа. В результате каждого пролёта по сильно вытянутым околополярным орбитам снималась полоса местности шириной 160 км и длиной 8 тыс. километров. По материалам этих съёмок составлен атлас поверхности Венеры, включающий карты рельефа, геологические и другие специальные карты.
Спускаемые аппараты нового типа, состоявшие из посадочного аппарата и аэростатного зонда, были сброшены с советских станций «Ве-га-1, −2», предназначенных для проведения исследований Венеры и кометы Галлея в 1985 г. Аэростатные зонды дрейфовали на высоте около 54 км и передавали данные в течение двух суток, посадочные же аппараты провели исследование атмосферы и поверхности планеты.
Наиболее подробные снимки всей поверхности Венеры были получены с помощью американского аппарата «Магеллан», запущенного астронавтами космического челнока «Атлантис» в мае 1989 г. Регулярная радиолокационная съёмка, проводимая в течение нескольких лет, позволила получить изображение рельефа поверхности Венеры с разрешением менее 300 м. В результате всех экспериментов, проведённых с помощью космических аппаратов, Венера, пожалуй, исследована лучше других планет.
Полёт к Марсу занимает шесть — восемь месяцев. Поскольку взаимное расположение Земли и Марса всё время меняется, а минимальные расстояния между ними (противостояния) бывают только раз в два года, момент старта выбирается таким образом, чтобы Марс находился на пересечении с траекторией космического аппарата, достигшего к тому времени его орбиты.
Первый запуск в сторону Марса был осуществлён в начале ноября 1962 г. Советский «Марс-1» прошёл на расстоянии 197 тыс. километров от красной планеты. Фотографии её поверхности были получены американским «Маринером-4», запущенным два года спустя и прошедшим 15 июля 196 5 г. на расстоянии 10 тыс. километров от поверхности планеты.
Оказалось, что Марс тоже покрыт кратерами. Были уточнены масса планеты и состав её атмосферы. В 1969 г. аппараты «Маринер-6, −7» с расстояния 3400 км от Марса передали несколько десятков снимков с разрешением до 300 м, а также измерили температуру южной полярной шапки. которая оказалась очень низкой (-125 °С).
В мае 1971 г. были запущены «Марс-2, −3» и «Маринер-9». Аппараты «Марс-2, −3» массой 4,65 т каждый имели орбитальный отсек и спускаемый аппарат. Мягкую посадку удалось совершить только спускаемому аппарату «Марса-3».
Космические аппараты «Марс-2, −3» вели исследования с орбит искусственных спутников, передавая данные о свойствах атмосферы и поверхности Марса по характеру излучения в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах спектра, а также в диапазоне радиоволн. Была измерена температура северной полярной шапки (ниже −110 °С); определены протяжённость, состав, температура атмосферы, температура поверхности планеты получены данные о высоте пылевых облаков и слабом магнитном поле, а также цветных изображения Марса.
«Маринер-9» тоже был переведёт на орбиту искусственного спутник Марса с периодом около 12 ч. Он передал на Землю 7329 снимков Марс с разрешением до 100 м, а также фотографии его спутников — Фобоса Деймоса. На снимках марсианских поверхности хорошо видны гигантские потухшие вулканы, множество крупных и мелких каньонов и долин напоминающих высохшие русл; Марсианские кратеры отличаются о лунных своими выбросами, свидетельствующими о наличии подповерхностного льда, а также следам: водной эрозии и ветровой активности
Целая флотилия из четырёх космических аппаратов «Марс-4, −5, −6, −7 запущенных в 1973 г., достигла окрестностей Марса в начале 1974 г. Из-; неисправности бортовой систем торможения «Марс-4» прошёл на расстоянии около 2200 км от поверхности планеты, выполнив только её фотографирование. «Марс-5» проводил дистанционные исследования поверхности и атмосферы с орбиты искусственного спутника. Спускаемый аппарат «Марса-6» совершил мягкую посадку в южном полушарии. На Землю переданы данные о химическом составе, давлении и температуре атмосферы. «Марс-7» прошёл на расстоянии 1300 км от поверхности, не выполнив своей программы.
Самыми результативными были полёты двух американских «Викингов», запущенных в 1975 г. На борту аппаратов находились телекамеры, инфракрасные спектрометры для регистрации водяных паров в атмосфере и радиометры для получения температурных данных. Посадочный блок «Викинга-1» совершил мягкую посадку на Равнине Хриса 20 июля 1976 г., а «Викинга-2» — на Равнине Утопия 3 сентября 1976 г. В местах посадок были проведены уникальные эксперименты с целью обнаружить признаки жизни в марсианском грунте. Специальное устройство захватывало образец грунта и помещало его в один из контейнеров, содержавших запас воды или питательных веществ. Поскольку любые живые организмы меняют среду своего обитания, приборы должны были это зафиксировать. Хотя некоторые изменения среды в плотно закрытом контейнере наблюдались, к таким же результатам могло привести наличие сильного окислителя в грунте. Вот почему учёные не смогли уверенно отнести эти изменения за счёт деятельности бактерий.
С орбитальных станций было выполнено детальное фотографирование поверхности Марса и его спутников. На основе полученных данных составлены подробные карты поверхности планеты, геологические, тепловые и другие специальные карты.
В задачу советских станций «Фо-бос-1, -2», запущенных после 13-летнего перерыва, входило исследование Марса и его спутника Фобоса. В результате неверной команды с Земли «Фобос-1» потерял ориентацию, и связь с ним не удалось восстановить.
«Фобос-2» вышел на орбиту искусственного спутника Марса в январе 1989 г. Дистанционными методами получены данные об изменении температуры на поверхности Марса и новые сведения о свойствах пород, слагающих Фобос. Получено 38 изображений с разрешением до 40 м, измерена температура его поверхности, составляющая в наиболее горячих точках 30 °С. К сожалению, осуществить основную программу по исследованию Фобоса не удалось. Связь с аппаратом была потеряна 27 марта 1989 г.
На этом не закончилась серия неудач. Американский космический аппарат «Марс-Обсервер», запущенный в 1992 г., также не выполнил своей задачи. Связь с ним была потеряна 21 августа 1993 г. Не удалось вывести на траекторию полёта к Марсу и российскую станцию «Марс-9б». В июле 1997 г. «Марс-Пасфайндер» доставил на планету первый автоматический марсоход, который успешно исследовал химический состав поверхности и метеорологические условия.
В 1998 г. Япония планирует запуск к Марсу орбитального аппарата «Планета-Б». На 2003 г. Европейским космическим агентством совместно с США и Россией запланировано создание сети специальных станций на Марсе. Разрабатываются программы полёта на Марс астронавтов. Такая экспедиция займёт более двух лет, поскольку, чтобы вернуться, им придётся ждать удобного взаимного расположения Земли и Марса.
Изучать планеты-гиганты с помощью космической техники начали на десятилетие позже, чем планеты земной группы. 3 марта 1972 г. с Земли стартовал американский космический аппарат «Пионер-10». Через 6 месяцев полёта аппарат успешно миновал пояс астероидов и ещё через 15 месяцев достиг окрестностей «царя планет», пройдя на расстоянии 130 300 км от него в декабре 1973 г.
С помощью оригинального фотополяриметра получено 340 снимков облачного покрова Юпитера и поверхностей четырёх самых крупных спутников: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. Помимо Большого Красного Пятна, размеры которого превышают диаметр нашей планеты, обнаружено белое пятно поперечником более 10 тыс. километров. Инфракрасный радиометр показал, что температура внешнего облачного покрова составляет 133 °С. Было обнаружено также, что Юпитер излучает в 1,6 раза больше тепла, чем получает от Солнца; уточнена масса планеты и спутника Ио.
Исследования показали, что Юпитер обладает мощным магнитным полем; также была зарегистрирована зона с интенсивной радиацией (в 10 тыс. раз больше, чем в околоземных радиационных поясах) на расстоянии 177 тыс. километров от планеты. Притяжение Юпитера сильно изменило траекторию полёта аппарата. «Пионер-10» начал двигаться по касательной к орбите Юпитера, удаляясь от Земли почти по прямой. Интересно, что шлейф магнитосферы Юпитера был обнаружен за пределами орбиты Сатурна. В 1987 г. «Пионер-10» вышел за границы Солнечной системы.
Трасса «Пионера-11», пролетевшего на расстоянии 43 тыс. километров от Юпитера в декабре 1974 г., была рассчитана иначе. Он прошёл между поясами и самой планетой, не получив опасной дозы радиации. На этом аппарате были установлены те же приборы, что и на предыдущем. Анализ цветных изображений облачного слоя, полученных фотополяриметром, позволил выявить особенности и структуру облаков. Их высота оказалась различной в полосах и расположенных между ними зонах. Согласно исследованиям «Пионера-11», светлые зоны и Большое Красное Пятно характеризуются восходящими течениями в атмосфере. Облака в них расположены выше, чем в соседних областях полос, и здесь холоднее.
Притяжение Юпитера развернуло «Пионер-11» почти на 180°. После нескольких коррекций траектории полёта он пересёк орбиту Сатурна недалеко от самой планеты.
Уникальное взаимное расположение Земли и планет-гигантов с 1976 по 1978 г. было использовано для последовательного изучения этих планет. Под влиянием полей тяготения космические аппараты смогли переходить с трассы полёта от Юпитера к Сатурну, затем к Урану и Нептуну, Без использования гравитационных полей промежуточных планет полёт к Урану занял бы 16 лет вместо 9, а к Нептуну — 20 лет вместо 12. В 1977г. в длительное путешествие отправились аппараты «Вояджер −1, −2», причём «Вояджер-2» был запущен раньше, 20 августа 1977 г., по «медленной» траектории, а «Вояджер-1» — 5 сентября 1977 г. по «быстрой».
«Вояджер-1» совершил пролёт около
Юпитера в марте 1979 г., а «Вояд-жер-2» прошёл мимо гиганта на четыре
месяца позже. Они передали на Землю снимки облачного покрова Юпитера и
поверхностей ближайших спутников с удивительными подробностями.
Атмосферные массы красного, оранжевого, жёлтого, коричневого и синего
цветов постоянно перемещались. Полосы вихревых
потоков захватывали
друг друга, то сужаясь, то расширяясь. Скорость перемещения облаков
оказалась равной 11 км/с. Большое Красное Пятно вращалось против часовой
стрелки и делало полный оборот за 6 ч. «Вояджер-1» впервые показал, что у
Юпитера имеется система бледных колец, расположенных на расстоянии 57 тыс.
километров от облачного покрова планеты, а на спутнике Ио действуют восемь
вулканов. «Вояджер-2» сообщил спустя несколько месяцев, что шесть из них
продолжают активно действовать. Фотографии других галилеевых спутников —
Европы, Ганимеда и Каллисто — показали, что их поверхности резко
отличаются друг от друга.
Американский космический аппарат «Галилео», доставленный на околоземную орбиту в грузовом отсеке корабля многоразового использования «Атлантис», представлял собой аппарат нового поколения для исследования химического состава и физических характеристик Юпитера, а также для более детального фотографирования его спутников. Аппарат состоял из орбитального модуля для длительных наблюдений и специального зонда, который должен был проникнуть в атмосферу планеты. Траектория «Галилео» была довольно сложной. Сначала аппарат направился к Венере, мимо которой прошёл в феврале 1990 г. Затем по новой траектории в декабре он вернулся к Земле. Были переданы многочисленные фотографии Венеры, Земли и Луны.
В октябре 1991 г., проходя через пояс астероидов, аппарат сфотографировал малую планету Гаспра. Вернувшись к Земле второй раз в декабре 1992 г. и получив новое ускорение, он устремился к основной цели своего путешествия — Юпитеру. Оказавшись в августе 1993 г. снова в поясе астероидов, он сфотографировал ещё одну малую планету, Иду.
Спустя два года «Галилео» достиг окрестностей Юпитера. По команде с Земли от него отделился спускаемый зонд и в течение пяти месяцев совершал самостоятельный полёт к границам атмосферы Юпитера со скоростью 45 км/с. За счёт сопротивления её верхних слоев в течение двух минут скорость снизилась до нескольких сот метров в секунду. При этом перегрузки превосходили земную силу тяжести в 230 раз. Аппарат проник в атмосферу на глубину 156 км и функционировал в течение 57 мин. Данные об атмосфере ретранслировались через основной блок «Галилео».
Первым космическим аппаратом, посетившим окрестности Сатурна, был «Пионер-11», который 1 сентября 1979 г. прошёл на расстоянии 21 400 км от облачного слоя планеты. Магнитное поле Сатурна оказалось сильнее земного, но слабее, чем у Юпитера. Была уточнена масса Сатурна. По характеру поля тяготения сделан вывод, что внутреннее строение Сатурна похоже на строение Юпитера. По данным измерений инфракрасного излучения учёные определили температуру видимой поверхности Сатурна. Она оказалась равной 100 К, и этот факт свидетельствовал о том, что планета излучает приблизительно в два раза больше тепла, чем получает от Солнца. В высоких широтах Сатурна предполагалось наличие полярных сияний.
Впервые были получены изображения Титана, самого крупного из семейства спутников Сатурна, но, к сожалению, разрешение было очень низким.
Необычно выглядели фотографии колец. К аппарату была обращена не освещённая Солнцем сторона колец, поэтому приборы фиксировали свет, не отражённый от колец, а прошедший сквозь них.
«Пионер-11» покинул Солнечную систему, но слабые сигналы с него ещё улавливаются земными антеннами.
Более качественные изображения были получены во время пролёта двух «Вояджеров», которые под действием притяжения Юпитера изменили свои траектории и направились к Сатурну. На снимках облачного покрова планеты видны завихряющиеся полосы, вихри, ореолы и пятна разных цветов — от жёлтого до коричневого, напоминающие образования на Юпитере. Обнаружено и красное пятно поперечником около 1250 км, а также быстро исчезающие тёмные овальные образования. «Вояджер- 1» впервые показал, что система колец Сатурна состоит из тысяч отдельных узких колечек, обнаружил шесть новых спутников и, пройдя на расстоянии 4030 км от Титана, установил, что основным компонентом его атмосферы является азот, а не метан, как предполагалось ранее. Получены интересные данные и о некоторых других спутниках Сатурна: Тефии, Мимасе, Дионе, Рее и Энцеладе. «Вояджер-1» выполнил основные задачи и отправился за пределы Солнечной системы.
Ни
самое близкое расстояние к Сатурну подошёл
«Вояджер-2». В системе его колец оказалось ещё больше отдельных колечек,
состоящих из бесчисленного множества частиц льда, крупных и мелких
обломков. На спутнике Тефия «Вояджер-2» обнаружил крупнейший кратер во
всей системе
Сатурна диаметром 400 км и глубиной 16 км. После встречи с Сатурном траектория полёта «Вояджера-2» была изменена таким образом, чтобы он в январе 1986 г. прошёл около Урана.
Новые исследования Сатурна, его колец и спутников запланированы в проекте, названном «Кассини». Запуск аппарата намечен на октябрь 1997 г. По сложной траектории аппарат достигнет окрестностей Сатурна в июне 2004 г. и будет проводить исследования в течение четырёх лет. Самым интересным в проекте является спуск специального зонда в атмосферу Титана.
В окрестностях Урана побывал только один космический аппарат «Вояджер-2», пролетевший на расстоянии 81 200 км от внешнего покрова облаков. Траектория аппарата была почти перпендикулярна плоскости, в которой находятся спутники, поэтому с близкого расстояния удалось сфотографировать только Миранду, самый маленький из известных до этого полёта спутников. Напряжённость магнитного поля Урана оказалась больше, чем у Сатурна, а интенсивность поясов радиации такая же, как у поясов Земли. В ультрафиолетовой области спектра зарегистрировано свечение атмосферы Урана, простирающееся на 50 тыс. километров от планеты.
Как и у других планет-гигантов, в атмосфере Урана обнаружены вихри, струйные течения, пятна (но их гораздо меньше), а в глубине её зарегистрированы метановые облака. Гелия оказалось в три раза меньше, чем предполагалось ранее: всего 15%. Циркуляция атмосферы происходит в высоких широтах с большей скоростью, чем у экватора.
Девять колец Урана были известны ещё по наземным наблюдениям покрытий звёзд планетой. «Вояджер-2» обнаружил десятое кольцо шириной 3 км и несколько неполных колец тёмного цвета. Частицы, слагающие кольца, имеют в поперечнике около 1 м.
Получены изображения пяти ранее известных спутников и десяти новых, небольших по размерам. На Обероне обнаружено несколько крупных кратеров и гора высотой около 6000 м, на Титании — многочисленные кратеры и долины. Поверхность Умбриэля очень гладкая, на ней видны кратеры и светлое пятно. Сильно кратерированная поверхность Ариэля со следами различных геологических процессов напоминает спутник Сатурна Энцелад. Наиболее сложной оказалась поверхность Миранды, испещрённая бороздами, хребтами и разломами глубиной несколько километров. Такая активная тектоническая деятельность оказалась неожиданной на спутнике, диаметр которого меньше 500 км.
Под действием поля тяготения Урана траектория «Вояджера-2» снова изменилась, и он направился к Нептуну.
К моменту встречи с Нептуном 25 августа 1989 г. «Вояджер-2» преодолел расстояние 4,5 млрд километров. Несмотря на долгий путь, занявший 12 лет, и многочисленные коррекции траектории при перелёте от Юпитера к Сатурну и Урану, «Вояджер» оказался на минимальном расстоянии от Нептуна (менее 5 тыс. километров) в точно рассчитанное на Земле время.
На цветных снимках, синтезированных на основе слабых сигналов с «Вояджера», видимая поверхность Нептуна представляет собой плотный облачный слой голубого цвета с полосами и белыми и тёмными пятнами. Сильный вихревой шторм размером с нашу планету вращается против часовой стрелки. У Нептуна обнаружено магнитное поле, ось магнитных полюсов отклонена на 50° от оси вращения планеты. «Вояджер-2» выявил у Нептуна также пять слабых колец.
По наземным исследованиям были известны лишь два спутника: Тритон и Нереида, обращающиеся вокруг Нептуна в обратном направлении. «Вояджер» открыл ещё шесть спутников размерами от 200 до 50 км, вращающихся в том же направлении, что и Нептун. У Тритона и Нереиды в ультрафиолетовом диапазоне обнаружены явления, напоминающие земные полярные сияния.
Тритон имеет очень тонкую газовую оболочку, верхний слой которой состоит из азота. В нижних слоях обнаружены метан и твёрдые частицы азотных образований. Наряду с кратерами на его поверхности открыты действующие вулканы, каньоны и горы.
«Вояджер-2» продолжает исследование космического пространства за пределами Солнечной системы. Учёные надеются получать сведения с этого космического аппарата до 2013 г.
Союз ТМА-6
Космический аппарат (КА) - общее название технических устройств, используемых для выполнения разнообразных задач в космическом пространстве, а также проведения исследовательских и иного рода работ на поверхности различных небесных тел. Средствами доставки космических аппаратов на орбиту служат ракеты-носители или самолёты.
Космический аппарат, одной из основных задач которого является транспортировка людей или оборудования в верхней части земной атмосферы - так называемом, ближнем космосе, называют космическим кораблём (КК) или космическим летательным аппаратом (КЛА).
Области использования космических аппаратов обуславливают их разделение по следующим группам:
суборбитальные;
околоземные орбитальные, движущиеся по геоцентрическим орбитам искусственных спутников Земли;
межпланетные (экспедиционные);
напланетные.
Принято различать автоматические спутники (ИСЗ) и пилотируемые космические аппараты. К пилотируемым космическим аппаратам, в частности относят все виды пилотируемых космических кораблей (КК) и орбитальных космических станций (ОС). (Несмотря на то, что современные орбитальные станции совершают свой полёт в области ближнего космоса, и формально могут называться «Космическими летательными аппаратами», в сложившейся традиции, их называют «Космическими аппаратами».)
Название «Космический летательный аппарат» иногда также используется для обозначения активных (то есть маневрирующих) ИСЗ, с целью подчёркивания их отличий от пассивных спутников. В большинстве же случаев значения терминов «Космический летательный аппарат» и «Космический аппарат» синонимичны и взаимозаменяемы.
В активно исследуемых в последнее время проектах создания орбитально-гиперзвуковых летательных аппаратов как частей авиационно-космических систем (АКС) часто используют ещё названия воздушно-космический аппарат (ВКА), обозначая космопланы и космолёты АКС, предназначенные для выполнения управляемого полёта, как в безвоздушном космическом пространстве, так и в плотной атмосфере Земли.
В то время как стран, имеющих ИСЗ - несколько десятков, наиболее сложные технологии автоматических возвращаемых и межпланетных КА освоили всего несколько стран - СССР/Россия, США, Китай, Япония, Индия, Европа/ESA. Пилотируемые КК имеют только первые три из них (кроме того, Япония и Европа имеют КА, посещаемые людьми на орбите, в виде модулей и грузовиков МКС). Также только первые три из них имеют технологии перехвата ИСЗ на орбите (хотя Япония и Европа близки к ней ввиду проведения стыковок).
В 2005 году состоялось 55 запусков космических аппаратов (самих аппаратов было больше, так как за один запуск может выводиться несколько аппаратов). На долю России пришлось 26 запусков. Число коммерческих запусков составило 18.
Космический аппарат
По режиму работы различают следующие типы космических аппаратов:
искусственные спутники Земли - общее название всех аппаратов, находящихся на геоцентрической орбите, то есть вращающихся вокруг Земли
автоматические межпланетные станции (космические зонды) - аппараты, осуществляющие перелёт между Землёй и другими космическими телами ; при этом они могут как выходить на орбиту вокруг изучаемого тела, так и исследовать их с пролётных траекторий, некоторые аппараты после этого направляются за пределы Солнечной системы
космические корабли, автоматические или пилотируемые, - используются для доставки грузов и человека на орбиту Земли; существуют планы полётов на орбиты других планет
орбитальные станции - аппараты, предназначенные для долговременного пребывания и работы людей на орбите Земли
спускаемые аппараты - используются для доставки людей и материалов с орбиты вокруг или межпланетной траектории на поверхность планеты
планетоходы - автоматические лабораторные комплексы или транспортные средства, для перемещения по поверхности планеты и другого небесного тела
По наличию функции возвращения:
Возвращаемые - предусматривают возвращения людей и материалов на Землю, осуществляя мягкую либо жёсткую посадку
Невозвращаемые - при выработке ресурса обычно сходят с орбиты и сгорают в атмосфере
По выполняемым функциям выделяют следующие классы:
метеорологические
навигационные
спутники связи, телевещания, телекоммуникационные спутники
научно-исследовательские
геофизические
геодезические
астрономические
дистанционного зондирования Земли
разведывательные и военные спутники
другие
Многие космические аппараты выполняют сразу несколько функций.
Также по массовым характеристикам:
фемто- - до 100 г
пико- - до 1 кг
нано- - 1-10 кг
микро- - 10-100 кг
мини- - 100-500 кг
малые - 500-1000 кг
большие - более 1000 кг
В общем случае, в полёте космического аппарата выделяются участок выведения, участок орбитального полёта и участок посадки. На участке выведения космический аппарат должен приобрести необходимую космическую скорость в заданном направлении. Орбитальный участок характеризуется инерциальным движением аппарата в соответствии с законами небесной механики. Посадочный участок призван погасить скорость возвращающегося аппарата до допустимой посадочной скорости.
Космический аппарат состоит из нескольких составных частей, прежде всего - это целевая аппаратура, которая обеспечивает выполнение стоящей перед космическим аппаратом задачи. Помимо целевой аппаратуры обычно присутствует целый ряд служебных систем, которые обеспечивают длительное функционирование аппарата в условиях космического пространства, это: системы энергообеспечения, терморегуляции, радиационной защиты, управления движением, ориентации, аварийного спасения, посадки, управления, отделения от носителя, разделения и стыковки, бортового радиокомплекса, жизнеобеспечения. В зависимости от выполняемой космическим аппаратом функции отдельные из перечисленных служебных систем могут отсутствовать, например, спутники связи не имеют систем аварийного спасения, жизнеобеспечения.
Подавляющее большинство систем космического аппарата требуют электропитания, в качестве источника электроэнергии обычно используется связка из солнечных батарей и химических аккумуляторов. Реже используются иные источники, такие как топливные элементы, радиоизотопные батареи, ядерные реакторы, одноразовые гальванические элементы.
Космический аппарат непрерывно получает тепло от внутренних источников (приборы, агрегаты и т. д.) и от внешних: прямого солнечного излучения, отражённого от планеты излучения, собственного излучения планеты, трения об остатки атмосферы планеты на высоте аппарата. Также аппарат теряет тепло в виде излучения. Многие узлы космических аппаратов требовательны к температурному режиму, не терпят перегрева или переохлаждения. Поддержанием баланса между получаемой тепловой энергией и её отдачей, перераспределением тепловой энергией между конструкциями аппарата и таким образом обеспечением заданной температуры занимается система обеспечения теплового режима.
Система управления космического аппарата – осуществляет управление двигательной установкой аппарата с целью обеспечения ориентации аппарата, выполнения манёвров. Обычно имеет связи с целевой аппаратурой, другими служебными подсистемами с целью контроля и управления их состоянием. Как правило, способна обмениваться посредством бортового радиокомплекса с наземными службами управления.
Для обеспечения контроля состояния космического аппарата, управления, передачи информации с целевой аппаратуры требуется канал связи с наземным комплексом управления. В основном для этого используется радиосвязь. При большом удалении КА от Земли требуются остронаправленные антенны и системы их наведения.
Система жизнеобеспечения необходима для пилотируемых КА, а также для аппаратов, на борту которых осуществляются биологические эксперименты. Включает запасы необходимых веществ, а также системы регенерации и утилизации.
Система ориентации космического аппарата включает устройства определения текущей ориентации КА (солнечный датчик, звёздные датчики и т. п.) и исполнительные органы (двигатели ориентации и силовые гироскопы).
Двигательная установка космического аппарата позволяет менять скорость и направление движения КА. Обычно используется химический ракетный двигатель, но это могут быть и электрические, ядерные и другие двигатели; может применяться также солнечный парус.
Система аварийного спасения космического аппарата характерна для пилотируемых космических аппаратов, а также для аппаратов с ядерными реакторами (УС-А) и ядерными боезарядами (Р-36орб).
Космические аппараты во всем своем многообразии - одновременно гордость и забота человечества. Их созданию предшествовала многовековая история развития науки и техники. Космическая эра, позволившая людям со стороны взглянуть на мир, в котором они живут, вознесла нас на новую ступень развития. Ракета в космосе сегодня - это не мечта, а предмет забот высококлассных специалистов, перед которыми стоят задачи по усовершенствованию существующих технологий. О том, какие виды космических аппаратов выделяют и чем они друг от друга отличаются, пойдет речь в статье.
Космические аппараты - обобщенное название для любых устройств, предназначенных для работы в условиях космоса. Есть несколько вариантов их классификации. В самом простом случае выделяют космические аппараты пилотируемые и автоматические. Первые, в свою очередь, подразделяются на космические корабли и станции. Различные по своим возможностям и назначению, они сходны во многом по строению и используемому оборудованию.
Любой космический аппарат после старта проходит через три основных стадии: выведение на орбиту, собственно полет и посадка. Первый этап предполагает развитие аппаратом скорости, необходимой для выхода в космическое пространство. Для того чтобы попасть на орбиту, ее значение должно быть 7,9 км/с. Полное преодоление земного притяжения предполагает развитие второй равной 11,2 км/с. Именно так движется ракета в космосе, когда ее целью являются удаленные участки пространства Вселенной.
После освобождения от притяжения следует второй этап. В процессе орбитального полета движение космических аппаратов происходит по инерции, за счет приданного им ускорения. Наконец, стадия посадки предполагает снижение скорости корабля, спутника или станции практически до нуля.
Каждый космический аппарат оснащается оборудованием под стать тем задачам, которые он призван решить. Однако основное расхождение связано с так называемым целевым оборудованием, необходимым как раз для получения данных и различных научных исследований. В остальном оснащение у космических аппаратов схоже. В него входят следующие системы:
Один из основных критериев для разделения космических аппаратов на типы - это режим работы, определяющий их возможности. По данному признаку выделяют аппараты:
Остановимся подробнее на некоторых типах.
Первыми аппаратами, запущенными в космос, были искусственные спутники Земли. Физика и ее законы делают выведение любого подобного устройства на орбиту непростой задачей. Любой аппарат должен преодолеть притяжение планеты и затем не упасть на нее. Для этого спутнику необходимо двигаться с или чуть быстрее. Над нашей планетой выделяют условную нижнюю границу возможного расположения ИСЗ (проходит на высоте 300 км). Более близкое размещение приведет к достаточно быстрому торможению аппарата в условиях атмосферы.
Первоначально только ракеты-носители могли доставлять на орбиту искусственные спутники Земли. Физика, однако, не стоит на месте, и сегодня разрабатываются новые способы. Так, один из часто используемых в последнее время методов - запуск с борта другого спутника. В планах применение и других вариантов.
Орбиты космических аппаратов, вращающихся вокруг Земли, могут пролегать на разной высоте. Естественно, от этого зависит и время, требуемое на один круг. Спутники, период обращения которых равен суткам, размещаются на так называемой Она считается наиболее ценной, поскольку аппараты, находящиеся на ней, для земного наблюдателя кажутся неподвижными, а значит, отсутствует необходимость создания механизмов поворота антенн.
Огромное число сведений о различных объектах Солнечной системы ученые получают при помощи космических аппаратов, направляемых за пределы геоцентрической орбиты. Объекты АМС - это и планеты, и астероиды, и кометы, и даже галактики, доступные для наблюдения. Задачи, которые ставятся перед такими аппаратами, требуют огромных знаний и сил от инженеров и исследователей. Миссии АМС представляют собой воплощение технического прогресса и являются одновременно его стимулом.
Аппараты, созданные для доставки людей к назначенной цели и возвращения их обратно, в технологическом плане ничуть не уступают описанным видам. Именно к этому типу относится «Восток-1», на котором совершил свой полет Юрий Гагарин.
Самая сложная задача для создателей пилотируемого космического корабля - обеспечение безопасности экипажа во время возвращения на Землю. Также значимой частью таких аппаратов является система аварийного спасения, в которой может возникнуть необходимость во время выведения корабля в космос при помощи ракеты-носителя.
Космические аппараты, как и вся космонавтика, непрестанно совершенствуются. В последнее время в СМИ можно было часто видеть сообщения о деятельности зонда «Розетта» и спускаемого аппарата «Филы». Они воплощают все последние достижения в области космического кораблестроения, расчета движения аппарата и так далее. Посадка зонда «Филы» на комету считается событием, сравнимым с полетом Гагарина. Самое интересное, что это не венец возможностей человечества. Нас еще ожидают новые открытия и достижения в плане как освоения космического пространства, так и строения
