ЧТО ТАКОЕ КОСМОДРОМ? "Космодром" - только одно слово, и дух захватывает!
Оно навевает романтические грёзы. Поистине уникальное творение человека.
Это настоящие врата во Вселенную!.. Не огромный параболоид
радиотелескопа и не маленький "зрачок" оптического телескопа, сквозь
который астрономы подглядывают за звёздами, - нет, это место, где берёт начало
великий и бесконечный путь, по которому можно отправиться в космическое
путешествие!
Главное событие на космодроме - запуск космической ракеты-носителя.
Это зрелище, сопровождающееся оглушительным рёвом ракетных двигателей, завораживает
своей мощью и поражает величием. Его стремятся увидеть все. А те, кому такое
довелось хоть раз, запоминают надолго, навсегда…
Каждый космодром состоит из множества сооружений. Здесь расположены
и стартовые площадки для запусков, и монтажно-испытательные корпуса для техники,
и измерительные станции, и хранилища компонентов ракетного топлива, и
многочисленные вспомогательные службы.
КАК УСТРОЕН СТАРТОВЫЙ КОМПЛЕКС
Когда-то стартовую площадку называли стартовым столом, потому
что это был именно стол. Для космической ракеты он не подходит: сила огня, вырывающегося
из сопел при её отрыве, столь велика, что никакой стол не выдержит. Поэтому
космические ракеты-носители в большинстве случаев не ставят, а хитро
подвешивают за боковые узлы крепления, оставляя снизу пространство свободным
для выхода продуктов сгорания. Когда двигатели ракеты наберут тягу, бо'льшую её
собственного веса, эти узлы автоматически отпускают носитель в полёт. Ракета
поднимается над стартовой площадкой вертикально, а затем постепенно
разворачивается в нужном направлении, набирая в основном горизонтальную
скорость. За 10 мин активного участка носитель поднимается в высоту на 200 км, а
по горизонтали пролетает около 3 тыс. км. К моменту выключения двигателей
последней ступени космической ракеты-носителя вертикальная скорость близка к
нулю, а горизонтальная - равная первой космической - около 8 км/с. Но стартовая площадка - это не только устройство для запуска
носителей. Все космические ракеты здесь же и заправляют.
Стало быть, надо разместить поблизости заправочное
оборудование: насосы, арматуру. Сотни тонн горючего и окислителя не возникнут
сами по себе. Необходима площадка для стоянки средств их транспортировки. Где-то
рядом нужно построить и хранилища для компонентов ракетного топлива. Бывают
случаи, когда запуск отменяют, и приходится всё топливо аккуратно сливать в
гигантские термостатируемые ёмкости. Компоненты топлива пожароопасны. Поэтому
на стартовой площадке есть противопожарные устройства.
Кроме того, и стоящий на старте носитель, и установленный на
нём космический аппарат многократно перепроверяют. В связи с этим ракета, как
строительными лесами, окружена башнями обслуживания. Нужны контрольные приборы,
испытательное оборудование, помещения для персонала. Из-за опасности работ с
заправленным носителем всё должно быть защищено. Поэтому строят подземное
сооружение - одним словом, бункер.
Все агрегаты и аппаратура обязаны работать днём и ночью в
любое время года. Это достигается за счёт мощного освещения, бесперебойного
электроснабжения, систем, поддерживающих необходимые условия для техники и
людей.
Такое разнообразное по характеру и условиям работы хозяйство
должно действовать, не мешая друг другу, не создавать электрических помех, не
замораживать одно и не выпаривать другое. Вот почему всё это в совокупности
называют стартовым комплексом. Из-за высокой сложности и большого объёма строительных работ,
трудностей в организации взаимодействия оборудования стартовый комплекс - самый
дорогостоящий объект космодрома. Вместе с ракетой он регулярно модернизируется.
Понятно стремление сделать его универсальным - пригодным для нескольких типов
ракет-носителей. На практике же почти для каждого нового типа сооружают свой
стартовый комплекс. Это происходит потому, что ко времени создания новой ракеты
технический прогресс существенно уходит вперёд и приспосабливать проработавшее
десятки лет оборудование к новым технологиям оказывается дороже, чем сделать
новое.
КАК УСТРОЕН ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС Технический - потому что как раз там-то и идут основные
работы с космической техникой. Для всех основных ракет-носителей и выводимых
ими аппаратов строят монтажно-испытательные корпуса. Сюда с заводов-изготовителей
доставляют все конструктивные элементы. Размеры космических ракет не позволяют
привозить их в полностью собранном виде. Поэтому надо смонтировать носитель из
отдельных блоков. Перед сборкой каждый проверяют: всё ли нормально доехало, а
после неё - всё ли нормально собрали?Космические аппараты работают в вакууме. Значит, нужны
барокамеры, чтобы проверить герметичность. Космические аппараты должны работать
автоматически. Значит, нужны стенды электрических испытаний. Космические
аппараты функционируют дистанционно. Значит, нужно проверять радиолинии и
антенны в специальных безэховых камерах.
К пилотируемой технике требований ещё больше. В этом случае
необходимы и скафандры, и проверка систем жизнеобеспечения, и медицинский
контроль, и, главное, возможность тренироваться на реальных космических
кораблях. Поэтому технический комплекс представляет собой комплекс сборочных
цехов и испытательных установок.
КАК УСТРОЕН ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС Если на техническом комплексе работа идёт до старта ракеты, то
измерительный комплекс действует в основном после него. Его главная задача - отследить
траекторию полёта ракеты-носителя и отделившихся блоков первой ступени. Поскольку
необходимо измерять параметры движения в каждый момент, комплекс и называется
измерительным, его инструменты - радиолокаторы. Они располагаются вдоль трассы
полёта ракеты. Вблизи старта, пока расстояния ещё не такие большие, применяют и
оптические средства - кинотеодолиты.
Ракета летит с большой скоростью, и определять параметры её
движения необходимо очень быстро. Поэтому обработку данных ведут мощные
компьютеры. Кроме прямых измерений движения ракеты-носителя измерительный
комплекс принимает по радиолинии телеметрическую информацию от её бортовых
систем о температуре и давлении, о срабатывании клапанов и пиропатронов, о
действии насосов и поворотах рулевых устройств. Состав опрашиваемых датчиков и
частота опроса могут меняться в зависимости от участка полёта или при
возникновении нештатных (аварийных) ситуаций.
КАК УСТРОЕН ПОСАДОЧНЫЙ КОМПЛЕКС Для посадки крылатых космических аппаратов вроде
американской орбитальной ступени системы "Спейс шаттл" годится любой
первоклассный аэродром. Но желательно - улучшенный. Его и называют посадочным
комплексом, потому что кроме обычных технических средств, которые есть на любом
крупном аэродроме, орбитальному кораблю требуется дополнительное оборудование. Прежде
всего следует позаботиться об экипаже: нужны трапы для выхода, средства медицинского
обслуживания. Двигатели корабля, если они работают на токсичных компонентах
топлива, нуждаются в изоляции от внешней среды, а большинство бортовых систем -
в кондиционировании. Погода на месте посадки может быть какой угодно, и надо
предусмотреть, чтобы ничего не замёрзло или не перегрелось…Такие посадочные комплексы есть только на американском
космодроме Космического центра имени Дж. Ф. Кеннеди в штате Флорида и аэродроме
Юбилейный в Байконуре (Казахстан). Каждый из них находится неподалёку от
соответствующих стартовых и технических комплексов, чтобы проще было отправлять
корабли в полёт без дальней транспортировки. Правда, из-за погодных условий во
Флориде американские челноки часто совершают посадки на запасном посадочном
комплексе - авиабазе Эдвардс в Калифорнии. Затем их приходится перевозить во
Флориду на специально оборудованном самолёте "Боинг-747".
ВСЁ ТО, БЕЗ ЧЕГО НЕЛЬЗЯ
Для непосредственной тренировки космонавтов перед полётом на
российском космодроме установлены тренажёры, позволяющие проверять готовность
пилотов к управлению космическим кораблём. Здесь же размещён комплекс
медицинских тренажёров, дающий возможность контролировать функции организма и
определять ход процессов адаптации при изменении гравитационных воздействий на
человека.Чтобы все комплексы космодрома работали нормально, необходимо
разнообразное обеспечивающее оборудование: энергетические и тепловые системы, транспортные
терминалы, автомобильные и железные дороги.
ГДЕ СТРОЯТ КОСМОДРОМЫ?
Найти свободное место в сотни квадратных километров не
простое дело! С одной стороны, даже при благоприятном исходе всех запусков
многотонные блоки первых ступеней ракет где-то неподалёку станут падать. И
опасность увеличивается, если в них остаётся невыгоревшее топливо. Как и при
испытаниях любой экспериментальной техники, надеяться на 100-процентные удачи
не приходится: аварии будут непременно, что-нибудь да разрушится. Учитывая всё
это, надо разместить космодром в каком-то отдалённом, достаточно безлюдном
месте.С другой стороны, в сборочной и испытательной работе на
космодроме участвует множество людей, которых невозможно каждый день привозить
издалека. А если они будут долго трудиться вдали от дома, то качество их работы
неизбежно снизится. К тому же прибывающие с заводов фрагменты космической
техники, оснащённые точными приборами, хорошо бы поменьше трясти по дорогам и
пореже перегружать. Линии передач тепла, энергии, воды неплохо бы сократить. Значит,
космодром должен быть поближе к городам и заводам. Есть и третье соображение, связанное с широтным положением
места старта. Актуальность его вызвана стремлением получить прибыль от
коммерческих запусков спутников связи на уникальную в своём роде геостационарную
орбиту. Связисты хотят попасть на эту орбиту потому, что угловая скорость
вращения космического аппарата на ней в точности совпадает с такой же скоростью
вращения Земли и спутник как бы зависает над выбранными районами земной
поверхности. Дело в том, что плоскость этой круговой орбиты высотой около 36
тыс. км совпадает с плоскостью экватора. Чтобы сразу запустить на неё спутник, надо
бы стартовать с него. Очевидно, что трасса исходной орбиты выведения проходит
через точку стартового комплекса. Значит, наклонение орбиты (угол между её
плоскостью и плоскостью экватора) должно быть приблизительно равно
географической широте космодрома. А поворот - изменение наклонения орбиты в
космосе - приводит к очень большим затратам топлива и, следовательно, вызывает
уменьшение полезной нагрузки космического аппарата. Вот почему для запуска
геостационарных спутников целесообразнее строить космодромы в северном
полушарии южнее, в южном - севернее.
Сложилось так, что первые советские космодромы возникли как
полигоны для испытаний мощных баллистических боевых ракет, и обеспечение
секретности сочли наиболее важным при выборе места. Сначала - Капустин Яр в
Поволжье (48о24' северной широты и 46o15' восточной долготы), потом - Байконур
в Казахстане (45о36' северной широты и 63o24' восточной долготы), а затем и
Плесецк в Архангельской области (62о72' северной широты и 40o28' восточной
долготы) сооружались вдали от крупных населённых пунктов, почти что на пустом
месте. О запусках на геостационарную орбиту, тем более коммерческих, тогда не
думали. Расположение космодромов выбирали под полёты конкретных типов носителей
в заранее определённых направлениях. Теперь на Байконуре 9 стартовых комплексов
с 15 стартовыми позициями, а в Плесецке соответственно 6 и 9.
Распад Советского Союза на отдельные независимые государства
привёл к тому, что Байконур стал для нас зарубежным космодромом. Согласно
договору, Россия обязана платить за его аренду около 100 млн долларов ежегодно.
По этому было принято решение о создании нового космодрома на Дальнем Востоке в
районе города Свободный Амурской области. Этот дальневосточный космодром
расположен в одном из самых южных мест России, но всё-таки севернее Байконура. По
оценкам Российского авиационно-космического агентства, для ввода в строй этого
космодрома необходимы капиталовложения порядка 40 млрд долларов за восемь - десять
лет.
В США места для космодромов выбирали на океанском побережье.
Удобно: ступени ракет не падали на сушу. Первый (для небольших ракет) построили
на Атлантическом побережье, прямо напротив столицы страны - на острове Уоллопс
в штате Виргиния (37о50' северной широты). Он имеет шесть стартовых комплексов.
Отсюда проводились запуски исследовательских ракет. Для тяжёлых носителей
построен Восточный испытательный полигон на мысе Канаверал и острове Меррит в
штате Флорида (28о30' северной широты) с более чем 40 стартовыми комплексами и
Западный испытательный полигон в штате Калифорния (34о40' северной широты), где
сосредоточено 10 стартовых комплексов с 20 стартовыми позициями. Первый из них
занят в основном гражданскими проектами, второй - военными.
Европейцы сначала использовали космодромы Хаммагуир на
территории Алжира (31о40' северной широты) с четырьмя стартовыми комплексами и
Вумера в Австралии (около 30о южной широты). Теперь оба закрыты, а запуски
ракет-носителей "Ариан" проходят с космодрома Куру во Французской
Гвиане (5о18' северной широты) с тремя стартовыми комплексами. Японцы располагают двумя космодромами на Тихоокеанском
побережье: Ушиноура на острове Кюсю (около 34о северной широты) и на острове
Танегашима (около 31о северной широты) с двумя стартовыми комплексами каждый.У Китая космодромы, как в России, - континентальные. Первый
из них - Цзюцюань - расположен в пустыне Гоби в районе города Чанченцзе и имеет
три стартовых комплекса (около 38о северной широты). Другой - Сичан - на юго-западе
Китая, имеет два стартовых комплекса (около 28о северной широты). Третий - Тайюань
- в 100 км к югу от Пекина (около 35о северной широты). Многие страны стремятся так или иначе приобщиться к освоению
космического пространства, создать свои национальные средства вывода на орбиты.
Поэтому ещё несколько космодромов используются существенно реже, другие только
строятся, а проекты третьих лишь обсуждаются. Это бразильский Алкантара (около 28о
южной широты), индийский Шрихарикота (около 16о северной широты), израильский
Пальмахим (около 32о северной широты), а также австралийские точки на мысе Йорк
(около 15о южной широты) и острове Рождества (почти на широте экватора). Станут
ли они в действительности точками роста, а тем более точками отрыва от нашей
планеты, покажет время.
КОСМОДРОМЫ БЕЗ ТЕРРИТОРИЙ
На протяжении многих лет обсуждаются идеи о запусках в
космос с подвижных транспортных средств. Некоторые из них даже реализованы.
Причин возникновения таких проектов несколько. Одна из них -
стремление преодолеть географические ограничения, связанные с высокоширотным
положением, например России. Согласно проекту "Воздушный старт", большегрузный
самолёт Ан-124 ("Руслан") совершает перелёт с двухступенчатой ракетой
в грузовом отсеке на один из аэродромов поближе к экватору. Там, дозаправившись,
он должен разогнаться и подняться как можно выше. Ракета выбрасывается по рампе
грузового люка и для стабилизации движения немного тормозится парашютом. Затем
включаются двигатели, и дальше полёт проходит как обычно. Непреодолимых технических
проблем в этом проекте вроде бы нет, но вопрос о потенциальных заказчиках
возникает. Будут ли такие запуски конкурентоспособны по сравнению с
производимыми, скажем, во Французской Гвиане или в Китае, неясно.
Другая причина - своего рода конверсия военной техники, подпадающей
под сокращение или исчерпывающей свой ресурс. Пример - демонстрационный запуск
в России искусственных спутников Земли модифицированной баллистической ракетой
с борта подводного ракетоносца. Третья - действительные испытания военных систем, проводимые
в мирное время. В частности, американские запуски небольших спутников с помощью
подвешенной под транспортным дозвуковым самолётом ракеты предположительно
оцениваются как испытания противоспутникового оружия. Есть и в России реальные
проекты запусков в космос ракет со сверхзвуковых истребителей МиГ-31 и
бомбардировщиков Ту-160.
А наиболее нашумевший проект подвижного ракетно-космического
стартового комплекса реализовала частная компания "Морской старт". Проект
объявлен коммерческим. Компания осуществила уже более десяти запусков за пять
лет. Оправдывают ли они себя, окупаются ли затраты на постройку крупных
уникальных океанских судов? Тут нужны точные расчёты. Интересно, что два судна в комплексе представляют собой
полноценный космодром (даже не просто космодром, а вместе с центром управления
полётами!). Концепция безопасности не позволила собрать всё необходимое
оборудование на единственном корабле. Поэтому на одном из них разместили
стартовый и заправочный комплексы, включая хранилища для топлива и газов, - в
общем, то, что представляет потенциальную опасность. На сборочно-командном
судне находятся технический комплекс трёхступенчатого носителя "Зенит-3SL",
средства измерений и связи, командный пункт управления подготовкой, запуском и
полётом. В его трюме располагается не меньше трёх ракет, но запустить можно
только ту, что на стартовой платформе.
Все участники проекта, учредители компании "Морской
старт", - частные компании: американская "Боинг", российская РКК
"Энергия" имени С. П. Королёва, украинские КБ "Южное" и ПО "Южмаш",
а также норвежская судостроительная корпорация "Кварнер". Как знать, может,
смысл этого проекта заключается в том, что их космодром не просто первый
океанский, а первый и единственный негосударственный?..
ПУСК ИЛИ ЗАПУСК - КАК ПРАВИЛЬНО? (очерк) Понятия "пуск" и "запуск" не одно и то
же. Первое звучит грозно, вызывая ассоциации с выстрелом боевой ракеты, за
которым должен раздаться взрыв. Применительно к космонавтике более точно
отражает ситуацию слово "запуск", поскольку термин "пуск" несколько
принижает значимость проделанной работы и той, которая ещё предстоит в космосе
и на Земле. Почему же в среде "завсегдатаев космодромов" так часто
говорят слово "пуск"? По сути, это следствие отечественного
артиллерийского подхода к ракетной технике: ракета улетела - дело сделано.
Кроме того, недопустимо употреблять и такое выражение, как "Запустить
человека", хотя иногда слышишь и его. Запустить можно только космический
корабль с человеком на борту.
РАКЕТА-НОСИТЕЛЬ И РАКЕТОНОСИТЕЛЬ (очерк) Ракетой ещё в начале ХХ в. называлось только то, чем
заряжали сигнальную ракетницу. И кстати, по американским понятиям, так и
осталось поныне. То, что у нас именуется боевыми, предназначенными для военных
целей ракетами, у них - снарядами, а что у нас - космическими ракетами, то у
них - носителями (точнее, "запускателями").
Почему же нередко встречается слово "ракетоноситель"
и что оно означает на самом деле? По правилам образования сложных слов нетрудно
догадаться, что им следует обозначать некое устройство, несущее ракету. Тогда
это какое-то транспортное средство: тележка, самоходный тягач, самолёт, подводная
лодка, наконец. Называть так космические ракеты просто неверно. Правильный
термин - "ракета-носитель", так как несёт она спутники и различные
космические аппараты.
НЕШТАТНЫЕ - НЕ ВНЕШТАТНЫЕ! (очерк) Определением "нештатные" принято заменять слово "аварийные".
"Авария" звучит слишком пугающе, обостряет эмоции. А так сдержаннее и
мягче. Вместо "Ракета упала и разбилась" скажут: "Полёт по
нештатной траектории". Даже когда всё в порядке, фраза "Всё хорошо"
воспринимается с оттенком хвастовства. А "Всё прошло штатно" - спокойно.
Нештатные ситуации (или нештатности) очень гибкое понятие. Что
за ним стоит конкретно, всегда неясно: может, просто где-то краска облупилась, а
может, катастрофа, имеются разрушения и жертвы. И то и другое отклонение от
нормы - нештатная ситуация. Чтобы сказать более определённо, их классифицируют
на отклонения в работе (например, мотор работает, но нужных оборотов не
набирает), отказы (скажем, передатчик отключился), аварии (пожар или пробоина в
борту) и катастрофы (есть человеческие жертвы). Практика полётов в космос научила готовиться к таким
ситуациям заранее. Отказы приборов и выход из строя целых систем моделируют на
компьютерах и отрабатывают действия в этих условиях на стендах с реальной
аппаратурой. Существуют методические инструкции для космонавтов. Описанные в
технических документах ситуации называют рассмотренными нештатными ситуациями. На
тренировках и экзаменах тщательно проверяют готовность космонавтов к подобным
неприятностям. Но судьба всегда может преподнести сюрпризы - нерассмотренные
нештатные ситуации. Однако и в них удастся быстро сориентироваться, если как
следует потренироваться на рассмотренных. Журналисты часто ошибочно говорят и
пишут о "внештатных" ситуациях. Это, наверное, те, кто ещё в
студенческие годы работал внештатным корреспондентом, т. е. сверх редакционного
штата...
СКОЛЬКО ВИТКОВ БЫВАЕТ В СУТКАХ (очерк) Виток - это оборот КА вокруг Земли. За начало витка принята
точка восходящего узла, то место, где спутник проходит над экватором в северном
направлении. Плоскость орбиты практически неизменна, а Земля под ней вращается,
поэтому начало любого нового витка соответствует новой точке на экваторе, которая
постепенно смещается в западном направлении.
В каждые календарные сутки первый из витков, у которого
географическая долгота данной точки западнее 15о западной долготы, называют
первым суточным, следующий за ним - вторым суточным и т. д. При этом в сутках
может быть и 15, и 16, и 17 витков - в зависимости от конкретных параметров
орбиты. К тому же сутки совсем необязательно будут начинаться с первого
суточного витка. Почему так происходит?
Всё объясняется довольно просто. При таком способе нумерации
витков трасса полёта каждого КА приблизительно привязана к географическим
объектам. Не нужно никаких специальных расчётов! Можно сразу сказать, что, например,
посадка производится на первом, втором либо третьем суточном витке. Или что над
пунктом слежения в Петропавловске-Камчатском спутник пролетает на пятом или
восьмом суточном витке.
Сергей Громов
|
