Касмічны апарат

Касмічны апарат (КА) — агульная назва тэхнічных прылад, якія выкарыстоўваюцца для выканання разнастайных задач у касмічнай прасторы, а таксама правядзення даследчых і іншага роду работ на паверхні розных нябесных тэл. Сродкамі дастаўкі касмічных апаратаў на арбіту служаць ракеты-носьбіты або самалёты.

Касмічны апарат, адной з асноўных задач якога з'яўляецца транспарціроўка людзей або абсталявання ў верхняй частцы зямной атмасферы — так званым, блізкім космасе, называюць касмічным караблём (КК) або касмічным лятальным апаратам (КЛА)^[1][2]..

Галіны выкарыстання касмічных апаратаў абумоўліваюць іх падзел па наступных групах:

• субарбітальныя;
• калязямныя арбітальныя, якія рухаюцца па геацэнтрычнай арбіце штучных спадарожнікаў Зямлі;
• міжпланетныя (экспедыцыйныя);
• напланетныя.

Прынята адрозніваць аўтаматычныя спадарожнікі (ШСЗ) Зямлі і пілатуемыя касмічныя апараты. Да пілатаваных касмічных апаратаў, у прыватнасці адносяць усе віды пілатуемых касмічных караблёў (КК) і арбітальных касмічных станцый (АС). (Нягледзячы на ​​тое, што сучасныя арбітальныя станцыі здзяйсняюць свой палёт у вобласці блізкага космасу, і фармальна могуць называцца «Касмічнымі лятальнымі апаратамі», іх называюць «касмічнымі апаратамі».)

Назва «Касмічны лятальны апарат» часам таксама выкарыстоўваецца для абазначэння актыўных (гэта значыць тых, якія манеўруюць) ШСВ, з мэтай падкрэслівання іх адрозненняў ад пасіўных спадарожнікаў. У большасці ж выпадкаў значэнні тэрмінаў «Касмічны лятальны апарат» і «Касмічны апарат» сінанімічныя і ўзаемазаменныя.

У актыўна даследуюцца ў апошні час праектах стварэння арбітальных-гіпергукавых лятальных апаратаў як частак авіяцыйна-касмічных сістэм (АКС) часта выкарыстоўваюць яшчэ назвы паветрана-касмічны апарат (ПКА), пазначаючы касмаплан і касмалёты АКС, прызначаныя для выканання кіраванага палёту, як у беспаветранай касмічнай прасторы, так і ў шчыльнай атмасферы Зямлі.

У той час як краін, якія маюць ШСВ — некалькі дзясяткаў, найбольш складаныя тэхналогіі аўтаматычных вяртаюцца і міжпланетных КА асвоілі ўсяго некалькі краін — СССР/Расія, ЗША, Кітай, Японія, Індыя, Еўропа/ESA. Пілатуемыя КК маюць толькі першыя тры з іх (акрамя таго, Японія і Еўропа маюць КА, наведвальныя людзьмі на арбіце, у выглядзе модуляў і грузавікоў МКС). Таксама толькі першыя тры з іх маюць тэхналогіі перахопу ШСВ на арбіце (хоць Японія і Еўропа блізкія да яе з прычыны правядзення стыковак).

У 2005 годзе адбылося 55 запускаў касмічных апаратаў (саміх апаратаў было больш, так як за адзін запуск можа выводзіцца некалькі апаратаў).

Па рэжыму працы адрозніваюць наступныя тыпы касмічных апаратаў^[3]:

• штучныя спадарожнікі Зямлі — агульная назва ўсіх апаратаў якія знаходзяцца на геацэнтрычнай арбіце, то ёсць якія круцяцца вакол Зямлі
• аўтаматычныя міжпланетныя станцыі (касмічныя зонды) — апараты, якія ажыццяўляюць пералёт паміж Зямлёй і іншымі касмічнымі целамі Сонечнай сістэмы; пры гэтым яны могуць, як выходзіць на арбіту вакол вывучаемай цела, так і даследаваць іх з пралётных траекторый, некаторыя апараты пасля гэтага накіроўваюцца за межы Сонечнай сістэмы
• касмічныя караблі, аўтаматычныя або пілатуемыя — выкарыстоўваюцца для дастаўкі грузаў і чалавека на арбіту Зямлі; існуюць планы палётаў на арбіты іншых планет
• арбітальныя станцыі — апараты прызначаныя для доўгачасовага знаходжання і працы людзей на арбіце Зямлі
• спушчальныя апараты — выкарыстоўваюцца для дастаўкі людзей і матэрыялаў з арбіты вакол планеты або міжпланетнай траекторыі на паверхню планеты
• планетаходы — аўтаматычныя лабараторныя комплексы або транспартныя сродкі, для перамяшчэння па паверхні планеты і іншага нябеснага цела

Па наяўнасці функцыі вяртання:

• Тыя, якія вяртаюцца — прадугледжваюць вяртання людзей і матэрыялаў на Зямлю, ажыццяўляючы мяккую альбо жорсткую пасадку
• Тыя, якія не вяртаюцца — пры выпрацоўцы рэсурсу звычайна сыходзяць з арбіты і згараюць у атмасферы

Па выконваемых функцый вылучаюць наступныя класы:

• метэаралагічныя
• навігацыйныя
• спадарожнікі сувязі, тэлевяшчання, тэлекамунікацыйныя спадарожнікі
• навукова-даследчыя
  • геафізічныя
  • геадэзічныя
  • астранамічныя
  • дыстанцыйнага зандзіравання Зямлі
• выведвальныя і ваенныя спадарожнікі
• іншыя

Многія касмічныя апараты выконваюць адразу некалькі функцый.

Таксама па масавых характарыстыках:

• фемта—да 100 г
• піка—да 1 кг
• нана—1-10 кг
• мікра—10-100 кг
• міні—100-500 кг
• малыя — 500—1000 кг
• вялікія — больш за 1000 кг

У агульным выпадку, у палёце касмічнага апарата вылучаюцца ўчастак вывядзення, участак арбітальнага палёту і ўчастак пасадкі. На ўчастку вывядзення касмічны апарат павінен набыць неабходную касмічную хуткасць у зададзеным кірунку. Арбітальны ўчастак характарызуецца інерцыйных рухам апарата ў адпаведнасці з законамі нябеснай механікі. Пасадкавы ўчастак закліканы пагасіць хуткасць апарата, які вяртаецца, да дапушчальнай пасадачнай хуткасці.

Касмічны карабель — пілатуемы касмічны апарат, прызначаны для дастаўкі аднаго або некалькіх чалавек у касмічную прастору, выканання пэўных задач і бяспечнага вяртання экіпажа на Зямлю.

У сваёй працы «Касмічны карабель» (1924) Канстанцін Эдуардавіч Цыялкоўскі, кажучы аб апараце, прызначаным для палёту чалавека ў космас, у асноўным, зваў яго інакш: нябесны карабель.^[4]

Адной з асноўных праблем, якія стаяць пры канструяванні гэтага класу касмічных апаратаў, з'яўляецца стварэнне бяспечнай, надзейнай у выкарыстанні і дакладнай сістэмы вяртання экіпажа на зямную паверхню.

Засваенне касмічнай прасторы з'яўляецца адным з галоўных сюжэтаў навуковай фантастыкі. У прыватнасці, навуковая фантастыка апісвае магчымыя тыпы і класы касмічных караблёў і фактычна вылучае гіпотэзы аб характары іх эксплуатацыі. Касмічныя караблі для перамяшчэння ўнутры зорнай сістэмы, у прыватнасці паміж планетамі, называюцца ў некаторых аўтараў планеталётамі. Як правіла, яны выкарыстоўваюць рэактыўную цягу, падобна сучасным касмічным апаратам. Аднак, у адрозненне ад іх, навукова-фантастычныя планеталёты (як і перспектыўныя) ствараюць рэактыўную цягу, выкарыстоўваючы тэхналагічна больш прагрэсіўныя рухавікі (у прыватнасці: імпульсныя, іонныя, ядзерныя, тэрмаядзерныя). Часам такія караблі называюцца проста ракетамі.

Для перасоўванняў на міжзорныя і міжгалактычныя адлегласці служаць зоркалёты. Сучасная тэхналогія не дазваляе ствараць апараты для міжзоркавых перасоўванняў, якія валодаюць прымальнай хуткасцю. У навуковай фантастыцы фігуруюць як дасветловыя (якія рухаюцца на дасветловых хуткасцях), так і звышсветловыя караблі (якія рухаюцца з звышсветловай хуткасцю). Дасветловыя зоркалёты могуць выкарыстоўваць у якасці маршавых рухавікоў фатонную ўстаноўку. У звышсветловых зоркалётах найбольш часта выкарыстоўваюцца гіпер- (для перамяшчэння ў падпрастору) або варп-рухавікі (скрыўляюць прастору навакол карабля). Найбольш яскравы прыклад зоркалётаў з гіперрухавікамі — зоркалёты ў фільме «Зорная брама» і серыяле «Зорная брама SG-1» (напрыклад, зямныя караблі Класа «BC-304» «Дэдал»). Прыклад зоркалётаў на варп-рухавіках — зоркалёты ў серыялах і фільмах Зорны Шлях (напрыклад, усе Энтерпрайз і класы караблёў, да якіх яны належаць).

Касмічныя караблі 1-га пакалення:

• • Усход (6 палётаў, праект завершаны)
  • Узыход (2 палёты, праект завершаны)
  • Меркурый (6 палётаў, праект завершаны)
  • Джэміні (10 палётаў, праект завершаны)
  • Шугуан (праект спынены)

Касмічныя караблі 2-га пакалення:

• • Саюз (97 палётаў, 2 катастрофы, 2 аварыі без ахвяр (у тым ліку 1 субарбітальны палёт), здзяйсняе палёты)
  • Саюз 7К-Л1, касмічная праграма Зонд (праект спынены на стадыі беспілотных лётных выпрабаванняў)
  • Л3 (праект спынены на стадыі беспілотных лётных выпрабаванняў)
  • Апалон (12 палётаў, праект завершаны)
  • ТКС (Транспартны карабель забеспячэння) — (праект спынены на стадыі беспілотных лётных выпрабаванняў з наведваннямі карабля людзмі на арбіце пасля стыкоўкі)
  • Шэньчжоу (3 палёты, здзяйсняе палёты)
  • Фуджы (праект спынены)
  • OV (Вімана) (праект у стадыі распрацоўкі)

Шматразовыя транспартныя касмічныя караблі

• • X-20 Dyna Soar (праект спынены)
  • Спіраль (праект спынены)
  • Спэйс шатл (132 палёты, 2 катастрофы (у тым ліку 1 на старце), здзяйсняе палёты)
  • NASP (X-30) (праект прыпынены)
  • Світанак (праект спынены)
  • Шугавея (праект спынены на стадыі беспілотных лётных выпрабаванняў)
  • Гермес (праект спынены)
  • Зенгер-2 (праект спынены)
  • HOTOL (праект спынены)
  • HOPE (праект спынены)
  • ASSTS (праект спынены)
  • МАКС (праект спынены)
  • Кліпер (праект спынены)

Часткова-шматразовыя касмічныя караблі:

• • Арыён (праект у стадыі распрацоўкі)
  • ППТС з ПТКНП («Русь») (праект у стадыі распрацоўкі)
  • ACTS (праект у стадыі распрацоўкі)
  • Dragon SpaceX (праект у стадыі распрацоўкі)

• Ракета-носьбіт
• Штучны спадарожнік Зямлі

• Ларыёнаў У. С. Тра́нспартны карабе́ль касмічны // Беларуская энцыклапедыя: У 18 т. Т. 15: Следавікі — Трыо / Рэдкал.: Г. П. Пашкоў і інш. — Мн. : БелЭн, 2002. — Т. 15. — С. 510. — 10 000 экз. — ISBN 985-11-0035-8. — ISBN 985-11-0251-2 (т. 15).

• Описание космических аппаратов в ежегодниках БСЭ (1957—1990)
• Описание орбит космических аппаратов и их использование
• Оптико-электронные приборы космических аппаратов (1972)
• Космические двигатели третьего тысячелетия
• Замежныя касмічныя апараты Архівавана 17 чэрвеня 2013.