Фізика і астрономія. Рівень стандарту. 11 клас. Сиротюк

§ 13. Розвиток космонавтики

Космонавтика — комплексна галузь науки й техніки, що забезпечує дослідження та використання космічного простору за допомогою автоматичних і пілотованих космічних апаратів.

У березні 1881 р. український винахідник Микола Кибальчич (1853-1881) спроектував реактивний літальний апарат, зокрема розробив будову порохового ракетного двигуна, запропонував керування польотом шляхом зміни кута нахилу двигуна, програмний режим горіння, забезпечення стійкості апарата тощо. Цей проект було вперше опубліковано лише в 1918 р. в журналі «Былое».

Костянтин Ціолковський (1857-1935) — один з перших висунув ідею про використання ракет для космічних польотів. Ракету для міжпланетних сполучень він спроектував у 1903 р. Учений запропонував схеми космічних кораблів, пояснив доцільність створення в навколоземному просторі проміжних станцій для польотів на інші тіла Сонячної системи.

Надзвичайно багато важливих ідей у галузі космонавтики висловив український учений Юрій Кондратюк (1897-1941).

Знання про космічні швидкості дали змогу запустити штучний супутник Землі (4 жовтня 1957 р.). Станція «Луна-2» 14 вересня 1959 р. уперше досягла поверхні Місяця. Ці польоти було здійснено на ракетах, сконструйованих під керівництвом Сергія Корольова (1906-1966), який народився в м. Житомирі і навчався в Україні.

Головними завданнями космонавтики є: виведення штучного супутника на орбіту Землі, політ людини в космос, політ людини на Місяць, політ людини на інші планети, політ до зір. Перші три мети досягнуто.

Початок космічної ери було покладено запуском першого штучного супутника. Друга найважливіша дата космічної ери — 12 квітня 1961 р. У цей день Юрій Гагарін (1934-1968) уперше в історії людства здійснив політ у космос на космічному кораблі «Восток».

Третя історична подія космонавтики — перша місячна експедиція, яку здійснили 16-24 липня 1969 р. американські астронавти Ніл Армстронг, Майкл Коллінз і Едвін Олдрін.

Першим космонавтом незалежної України став Леонід Каденюк (1951-2018), який піднявся на навколоземну орбіту в американському космічному кораблі. Питання про політ Каденюка в космос вирішувалося на міждержавному рівні між Україною і США. Після чого космонавт відправився на трирічну підготовку в НАСА.

Політ відбувся 19 листопада 1997 р. у складі міжнародного екіпажу на американському космічному кораблі Columbia. У космосі Леонід Каденюк пробув 15 днів і 16 годин. За цей час він виконав безліч біологічних дослідів.

Сьогодні польоти людини в космос стали звичним повсякденним явищем.

Сучасна теорія космічних польотів — астродинаміка — ґрунтується на класичній небесній механіці і теорії керування рухом літальних апаратів. Космонавтика має потребу в ретельній розробці оптимальних траєкторій космічних апаратів з урахуванням ряду умов та обмежень.

Створення ракетно-космічних комплексів — надзвичайно складна науково-технічна проблема. Ракетоносії досягають стартової маси до 3000 т і мають висоту понад 100 м. Потужність реактивних двигунів вимірюється десятками мільйонів кіловат. При цьому доводиться розв’язувати надзвичайно складні завдання охолодження працюючого двигуна, забезпечувати стійкість процесу горіння, синхронність роботи двигунів тощо. Космічні апарати повинні мати здатність до тривалого самостійного функціонування в умовах космічного простору, крім того, виникає ряд додаткових медико-біологічних проблем (захист від космічного середовища, життєзабезпечення екіпажу тощо). Усе це вимагає розробки спеціальних систем. Забезпечення польоту космічних апаратів здійснюється широкою мережею наземних служб керування.

Одним із значних космічних досягнень України стало створення безлічі потужних космічних апаратів і ракетоносіїв. Таких як, наприклад, супутники для дистанційного зондування землі «Січ», ракетоносії «Дніпро» і «Зеніт-3SL», а також «Циклон-3». 1 серпня 1995 р. на навколоземну орбіту запустили перший український штучний науково-дослідний супутник «Січ-1». А провели запуск за допомогою ракетоносія «Циклон-3».

У 2014 р. на орбіту було запущено перший наносупутник — PolyITAN-1. Через три роки запустили і другий такий супутник, який було створено в Київському політехнічному інституті. Станом на 2017 рік Україна запустила в космос понад 150 ракетоносіїв і 375 космічних апаратів.

В Україні активно розвивається космічна галузь, виробляється безліч комплектуючих для космічного устаткування: ракетно-космічні комплекси, ракетоносії, космічні апарати, а також двигуни, агрегати і вузли до ракетоносіїв та окремі системи космічних апаратів. У 2017 р. ДП «ВО „Південмаш“ ім. О. Макарова» відновило виробництво ракетоносіїв «Зеніт».

Передбачається створення 12 ракетоносіїв, які будуть використовуватися в міжнародних програмах «Морський старт» і «Наземний старт» для досліджень космосу і використання в мирних цілях. Підприємство тісно співпрацює з іншими країнами і постачає їм комплектуючі та обладнання. Серед основних замовників — компанії із США, Кореї, Італії, Індії тощо. Ілон Маск, засновник компанії SpaceX, назвав «Зеніт» кращою ракетою після своїх.

Паралельно космонавтиці виникли й існують такі науки, як космічна біологія і медицина, що вивчають вплив умов невагомості та інших чинників на живі організми; космічна геофізика, що досліджує Землю і вплив на неї інших космічних тіл. У фізиці та хімії з’явилися розділи, які займаються експериментами з речовинами та процесами за межами земних умов. Кожна із цих наук робить свій внесок у вивчення космосу і отримує від цих досліджень імпульс для власного розвитку.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

  • 1. Хто є першовідкривачем космічного освоєння Всесвіту?
  • 2. Які досягнення України в освоєнні космічного простору?

Створіть мультимедійну презентацію на тему «Внесок українських учених та інженерів у розвиток космонавтики».