Министерство образования Республики Беларусь Белорусский государственный университет

Министерство образования Республики Беларусь Белорусский государственный университет Малые космические аппараты (МКА) История развития космической техники. Назначение и состав космического комплекса. А. А. Спиридонов

ВВЕДЕНИЕ На протяжении последних десятилетий аэрокосмические технологии оказывают нарастающее влияние на экономическое и социальное развитие, все аспекты жизнедеятельности государства и общества. Эти технологии находят широкое применение • в связи, • сельском и лесном хозяйстве, • картографии и геодезии, • геологоразведки, • гидрометеорологии, • на транспорте, • для предотвращения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Появление нового класса космических аппаратов позволяет сделать качественный скачок от грандиозных, дорогостоящих космических проектов к недорогим и, поэтому, доступным самому широкому кругу государств и отдельных потребителей. Для Беларуси, как небольшого государства малые космические аппараты являются реальной перспективой самостоятельного доступа к наиболее передовым космическим технологиям. Это позволит сформировать со временем собственные космические средства, привлечь молодежь в формирующийся сектор науки, техники и экономики страны в целом, связанный с практическим использованием космических технологий.

Создание Белорусской космической системы дистанционного зондирования Земли (БКСДЗ) Основанием для выполнения работ по созданию БКСДЗ являются: § Указ Президента Республики Беларусь “О мерах по развитию в 2007 – 2010 годах Белорусской космической системы дистанционного зондирования Земли” от 14. 06. 2007 № 278 § Указ Президента Республики Беларусь “О создании Белорусской космической системы дистанционного зондирования” от 22. 10. 2003 г. № 464 § Указ Президента Республики Беларусь “О реализации государственной политики Республики Беларусь в области исследования и использования космического пространства в мирных целях” от 22. 12. 2004 г. № 609 1

2

3

В соответствии с ТТЗ “Создание Белорусского Космического комплекса Дистанционного зондирования Земли”, утвержденным Федеральным Космическим агентством России и Национальной академией наук Беларуси Белорусский космический комплекс (БКК) должен обеспечивать: -регулярное и оперативное обеспечение потребностей Республики Беларусь в целевой информации с высоким пространственным разрешением; -оперативный прием космической информации на наземные пункты приема; -управление БКА на всех этапах его активного существования; - создание основы для формирования вы будущем многоспутниковых систем оперативного наблюдения земной поверхности.

Область применения БКК: - контроль за землепользованием и сельскохозяйственным производством, - контроль естественных и возобновляемых природных ресурсов; - выявление площадей, перспективных на поиск полезных ископаемых; - контроль ресурсов и экологии шельфа (для зарубежных заказчиков); - контроль чрезвычайных ситуаций; - обновление топографических Dry docks карт; Ships - type determinable Cranes showing height information - экологический контроль окружающей среды; - управление однотипными космическими аппаратами и др.

Основные принципы создания Белорусского космического аппарата (БКА): • Использование космической платформ КА “Канопус-В”, создаваемой в рамках Федеральной космической Программы России (ФПК – 2015) по ОКР “Канопус-В”. • Использование задела, полученного при создании КА “Бел. Ка” в части целевой аппаратуры и радиолинии передачи целевой информации. • Создание маломассагабаритного КА. • Обеспечение пакетного выведения БКА и КА “Канопус-В”

Основные характеристики Белорусского космического аппарата q Высота солнечно- синхронной орбиты, км 510 ± 10 q Полоса обзора, км ± 440 q Полоса захвата, км 20 q Разрешение: - панхроматической съемочной системы, м 2, 1 - мультиспектральной съемочной системы, м 10, 5 q Срок активного существования, лет 5 q Скорость передачи целевой информации, Мбит/c до 245, 76 q Точность ориентации, угл. мин 5 q Точность определения положения на орбите, м 15 4

Основные характеристики КА “Канопус-В” q Высота солнечно- синхронной орбиты, км 525 ± 15 q Общая масса спутника, кг 350 q Полоса захвата, км 20 q Разрешение: – панхроматической – съемочной системы, м 2, 1 – мультиспектральной – съемочной системы, м 10, 5 q Срок активного существования, лет 5 -7 q Скорость передачи целевой информации, Мбит/c, до 245, 76 q Точность ориентации, угл. мин 5 5

График создания БКА

Одним из необходимых элементов БКСДЗ, обеспечивающих ее устойчивое развитие, является подготовка и переподготовка кадров. В рамках программ Союзного государства «Космос БР» , «Космос НТ» и «Космос СГ» и в соответствии с «Временным положением о системе подготовки и переподготовки кадров для обеспечения Белорусской космической системы дистанционного зондирования» Министерства образования Республики Беларусь Белгосуниверситет занимается вопросами разработки концепции системы подготовки и переподготовки кадров аэрокосмической отрасли, а также практической подготовкой и переподготовкой специалистов в областях, связанных с обработкой данных дистанционного зондирования Земли, и смежных с ними. В настоящее время на факультете радиофизики и электроники в рамках специальности «Радиофизика» начата подготовка по специализации «Спутниковые информационные системы и технологии» , завершается разработка квалификационной характеристики и учебного плана по специальности «Аэрокосмические радиоэлектронные и информационные системы и технологии» .

§ Историю научной космонавтики принято отсчитывать с 1881 года, когда Николай Кибальчич создал проект реактивного МЕЩЕРСКИЙ Иван Васильевич (1859– летательного аппарата. Трудами ученых-механиков, прежде 1935), российский ученый. С 1902 года профессор всего, Ивана Мещерского, была создана теория реактивного движения. Санкт-Петербургского олитехнического нститута. п и Труды по механике тел переменной массы, ставшие массы § В тюрьме теоретической основой разработок проект под в ожидании приговора Кибальчич создал многих вопросов реактивной техники. названием «Предварительная конструкция ракетного самолета» .

Основоположником современной космонавтики по праву считается великий русский ученый-самоучка К. Э. Циолковский, который еще в конце XIX Циолковский века выдвинул идею о возможности необходимости освоения человеком космического пространства. В 1903 г. была опубликована знаменитая работа "Исследование мировых пространств реактивными приборами", в которой он приборами", показал возможность достижения космических скоростей и иных небесных тел с помощью ракеты на жидком топливе. В этой работе содержалось важнейшее для изучения Вселенной математического выражение, известное теперь как «формула Циолковского» .

У Циолковского появились последователи и популяризаторы как в нашей стране, так и за рубежом. В Америке - профессор Роберт Годдард, который в 1926 г. построил и испытал в полете первую в мире ракету на жидком топливе, в Германии -Герман Оберт. В Оберт своем труде, опубликованном в 1923 году под названием «Ракета межпланетное пространство» , Оберт рассматривал все пространство» , основные проблемы космонавтики: теория движения и различные ГОДДАРД (Goddard) конструкции ракет, реакции человека на Роберт (1882– 1945), американский ученый, перегрузку и невесомость, один из пионеров ракетной психологическое состояние астронавта, техники. В 1926 произвел практическая польза, которую сулит первый в мире запуск освоение космоса. ракеты с жидкостным ракетным двигателем.

В СССР популяризатором идей Циолковского стал Я. И. Перельман. В Перельман 1918 г. в Новосибирске вышла книга Ю. В. Кондратюка "Тем, кто будет читать, Кондратюка чтобы строить", в которой автор дает оригинальный вывод формулы Циолковского, предлагает схему трехступенчатой кислородно- водородной ракеты, орбитального космического корабля, аэродинамическое торможение в Юрий Васильевич Кондратюк атмосфере, гравитационный маневр, схему полета на Луну (именно по этой схеме летели американцы т. к. она оказалась оптимальной). В 1924 г. появилась работа другого инженера, увлеченного идеей межпланетных сообщений, Ф. А. Цандера "Перелеты на другие планеты", в Цандера которой он предложил комбинацию самолета с ракетой. Старт ракеты-носителя «Сатурн-5» ( «Аполлон-11» )

В январе 1931 года при Центральном совете Осоавиахима (Общество содействия обороне, авиационному и химическому строительству) учредили секцию реактивных двигателей под руководством Цандера. Цандера Довольно быстро образовалась инициативная группа, в которую помимо Цендера вошли М. К. Тихонравов, Ю. А. Победоносцев, С. П. Королев Осенью 1931 года возникло добровольное конструкторское объединение ГИРД (Группа изучения реактивного движения). Первый полет ракеты ГИРД-09 был осуществлен в августе 1933 года. Длина ракеты 2, 4 м, стартовая масса 19 кг.

Осенью 1933 года было решено создать в Москве Реактивный научно- исследовательский институт (РНИИ). РНИИ В конце 30 -ых годов под руководством Королева был построен и Королева испытан ракетоплан РП-318 -1 с двигателем конструкции Глушко. Тогда Глушко же была испытана первая автоматическая крылатая ракета 212 конструкции Королева также с двигателем Глушко. В 1939 -1941 г. г. в РНИИ были построены под руководством Ю. А. Победоносцева ракетные установки Победоносцева залпового огня - "Катюши".

В Германии тем временем работал инженер, грезивший ракетами - Вернер фон Браун. Уже в 1929 году ему Браун удалось создать лабораторию и привлечь заинтересованных и увлеченных ракетами специалистов. Вернер он Браун сконструировал знаменитые ракеты «Фау» . Первый образец оружия возмездия разрабатывавшийся с 1941 БРАУН (Braun) Вернер фон года - самолет-снаряд «Фау-1» был (1912– 77), конструктор ракет. выпущен на Лондон 16 июня 1944 года. Один из руководителей Вслед за «Фау-1» последовало новое германского военного достижение немецкой военной техники исследовательского ракетного - баллистическая ракета «Фау-2» . центра в Пенемюнде (1937– 45), Против «Фау-2» средства С 1945 года в США, где под его противовоздушной обороны были руководством разработаны ракеты «Редстоун» , «Юпитер» , бессильны. ракеты-носители серии «Сатурн» и другие.

Совет главных конструкторов образован по инициативе и под председательством С. П. Королева в 1947 году. Была построена база для пусков ракет в поселке Капустин Яр (Волгоградская область) Первая ракета получила название Р-1 А и в мае 1949 года использовалась для исследований верхних слоев атмосферы. КОРОЛЕВ Сергей Павлович Старт первой в мире (1906/07– 1966), российский ученый межконтинентальной ракеты З-7 и конструктор, академик АН СССР состоялся 15 мая 1957 года. (1958), дважды Герой А 15 февраля 1957 года Социалистического Труда (1956, появилось Постановление 1961). Был репрессирован в 1938– Правительства СССР о 44; находился в заключении на выведении простейшего спутника Колыме (1938– 40); затем работал в КБ в Москве (1940– 42) и Казани Земли (объект «ПС» ) (1942– 44).

Под руководством Королева созданы баллистические и геофизические ракеты, первые искусственные спутники Земли, спутники различного назначения ( «Электрон» , «Молния-1» , «Космос» , «Зонд» и др. ), космические корабли «Восток» , «Восход» , на которых впервые в истории совершены космический полет человека и выход человека в космос.

Первый искусственный спутник Земли представлял собой шар из алюминиевого сплава диаметром 58 см и массой 83, 6 кг , с четырьмя почти четырехметровыми антеннами-усами. Внутри «ПС» не было никаких приборов, кроме двух передатчиков. И 4 октября 1957 г. объект «ПС» был выведен на околоземную орбиту. С этого запуска началась новая эра в истории человечества - эра космических полетов.

Запуск первого советского спутника ускорил работы в США. Фон Браун, ставший теперь одним из руководителей космических проектов, внес значительный вклад в развитие техники США. После неудачной попытки, 31 января 1958 года вышел на орбиту первый американский спутник «Эксплорер-1» . Соединенные Штаты оказались второй после СССР космической державой.

Первый собачий полет состоялся 22 июля 1951 года на полигоне Капустин Яр. Пассажирами ракеты были Дезик и Цыган. Всего с июля 1951 -го по сентябрь 1962 -го состоялось 29 собачьих полётов в стратосферу на высоту 100 -150 километров. Восемь из них закончились трагически. Собаки гибли от разгерметизации кабины, отказа парашютной системы, неполадок в системе жизнеобеспечения. 9 марта 1961 года в космос ушла Чернушка. Собаке предстояло совершить один виток вокруг земли и вернуться - точная модель полёта человека. Все прошло удачно. 25 марта стартовала Звездочка. И ей предстояло выполнить один оборот и приземлиться. Полет закончился удачно. Именно на ней отрабатывали все этапы полёта, которые предстояло чуть позже выполнить первому космонавту-человеку.

Решение о полете человека в космическое пространство было принято в 1959 году, и первые 20 кандидатов начали подготовку. В январе 1961 года из этих кандидатов были выбраны только 6 для непосредственной подготовки к полету. Это были: Ю. А. Гагарин, Г. С. Титов, Г. Г. Нелюбов, А. Г. Николаев, В. Ф. Быковский и П. Р. Попович. 12 апреля 1961 года в 9 часов 18 минут по московскому времени впервые в мире был выведен на орбиту Земли с человеком на борту. Гагарин провел в Гагарин полете 108 минут.

Второй полет был запланирован уже на сутки пребывания космонавта в космосе. Космонавт уде должен был ориентировать корабль в пространстве, наблюдать и снимать на пленку через иллюминатор Землю и звезды, поддерживать радиосвязь и следить за состоянием своего здоровья. 6 августа 1961 года состоялся старт космического корабля «Восток-2» с космонавтом Г. С. Титовым на борту. Масса аппарата — 4, 73 т; Длина (без антенн) — 4, 4 м; Максимальный диаметр — 2, 43 м. Наклонение орбиты — 64, 95°. Период обращения — 89, 34 мин. Перигей — 181 км. Апогей — 327 км.

Далее следовали старты космических аппаратов «Восток-3» и «Восток-4» с А. Г. Николаевым и П. Р. Поповичем соответственно 11 и 12 августа 1962 года. 16 июня 1963 года стартовал «Восток- 6» с первой космонавтом-женщиной на борту-В. В. Терешковой.

Первый шаг на пути освоения открытого космического пространства был сделан 18 марта 1965 года летчиком- космонавтом А. А. Леоновым. он вышел из А. А. Леоновым. корабля в открытый космос. Двадцать минут продолжался первый выход человека в космос, из них двенадцать минут - в открытом космосе.

Первым американцем, совершившим 20 февраля 1962 года орбитальный полет, стал Джон Гленн. 25 мая 1961 года президент Америки Джон Кеннеди заявил, что американский гражданин станет первым человеком на Луне. Джон Кеннеди сумел добиться ассигнований конгресса на эту программу в размере $25 млрд. «Меркурий» экипаж 1 чел. масса 1355 кг длина 4, 03 м максимальный диаметр 1, 89 м обитаемый объём 1, 7 м³ длительность полёта 1 сутки «Редстоун» ракеты-носители «Атлас D»

Вначале СССР сумел значительно опередить США: в сентябре 1959 года советская автоматическая станция «Луна-2» впервые достигла поверхности Луны в районе Моря Ясности. А в октябре того же года станция "Луна-3" впервые сфотографировала "Луна-3" обратную сторону планеты - спутника Земли. Тем временем американцам удалось- таки вырваться вперед - 31 июля 1964 года автоматическая станция «Рейнджер-7» достигла поверхности «Рейнджер-7» Луны. 21 декабря 1968 года американские астронавты Фрэнк Борман, Джим Ловелл и Уильям Андерс стартовали к Луне на борту корабля "Аполлон-8". "Аполлон-8".

16 июля 1969 года в космос стартовал корабль "Аполлон-11" с Нилом "Аполлон-11" Армстронгом, Майклом Коллинзом и Эдвином Олдрином на борту. 20 июля в 03: 56 по Гринвичу Нил Армстронг впервые в истории Армстронг человечества ступил на поверхность Луны, сказав фразу, ставшую исторической: «Шажок для человека, гигантский скачок для человечества» .

В сентябре 1970 года советская автоматическая станция "Луна-16" привезла на Землю около 100 граммов лунного грунта. В ноябре того же года на поверхность Луны был доставлен самоходный аппарат "Луноход-1", который проработал там 9 месяцев. К 1973 году США, выполнив свою лунную программу. В 1973 -76 годах в Советском Союзе были осуществлены запуски автоматических станций, в ходе которых на Луну был доставлен "Луноход-2", а на "Луноход-2", Землю возвращены образцы грунта.

Орбитальные Начало - конец Длительность Обитаемость Кол-во станции работы на орбите существования (время экспедиций чел/стартов Земли (сутки) присутствия на станции космонавтов, в сутках) Салют 19. 04. 71 -11. 10. 71 176 23 1 3 Скайлаб 14. 05. 73 -09. 07. 79 2221 171 3 9 (Skylab) Салют-3 26. 06. 74 -25. 01. 75 214 15 1 2 Салют-4 26. 12. 76 -03. 02. 77 771 90 2 4 Салют-5 22. 06. 76 -08. 77 413 65 2 ЭО 4 Салют-6 29. 09. 77 - 29. 07. 82 1765 679 5 ЭО+11 ЭП* 33 (8 иностр. ) Салют-7 19. 04. 82 -01. 09. 86 1596 763 4 ЭО+5 ЭП 24 (2 иностр. ) 91 Мир 20. 02. 86 - 5510 4936 28 ЭО+15 ЭП (22 иностр. , 6 23. 03. 2001 на шаттлах - всего 7 по программе "МИР- Шаттл")

Скайлэб (англ. Skylab, от англ. sky laboratory (букв. небесная лаборатория)) — американская орбитальная станция, предназначенная для технологических, астрофизических, биолого- медицинских исследований, а также для наблюдения Земли. Запущена 14 мая 1973 года, приняла три экспедиции с мая 1973 по февраль 1974 года, сошла с орбиты и разрушилась Первая экспедиция (Чарлз Конрад, Пол 11 июля 1979 года. Уайтц, Джозеф Кервин) продлилась 28 Длина 24, 6 м, максимальный суток (24. 05. 1973 — 22. 06. 1973) и носила не столько научный, сколько диаметр 6, 6 м, масса — 77 т, ремонтный характер. В ходе внутренний объём 352, 4 м³. нескольких выходов в космос Высота орбиты 434 - 437 км астронавты раскрыли заклинившую (перигей-апогей), наклонение 50°. солнечную батарею и восстановили терморегуляцию станции.

Технические характеристики Основной блок КК «Аполлон» (с КК «Аполлон» ) Длина 10, 4 м. Общая длина 36, 1 м. Диаметр 3, 9 м. Рабочий объем с кондиционированным Масса 13 380 кг. воздухом 331, 5 м 3. Рабочий объем 10, 36 м 3. Причальная конструкция Длина 5, 67 м. Комплект астрономических приборов Диаметр 3, 05 м. Длина 4, 05 м. Масса 6170 кг. Масса 11 250 кг. Рабочий объем 322, 8 м 3.

Ракеты-носители станции «Скайлэб» Слева. Двухступенчатая ракета-носитель «Сатурн-5» , которая вывела на орбиту станцию «Скайлэб» . Комплект ATM и «крылья» солнечной батареи размещены под сбрасываемым головным обтекателем. Высота ракеты 101, 7 м, максимальный диаметр 10 м. Стартовая масса около 2820 т. Ускорения в беспилотном режиме при выводе станции 4 -4, 7 g (g - ускорение свободного падения у поверхности Земли). Левее. Ракета-носитель «Сатурн-1 В» , которая доставила астронавтов на орбиту для стыковки со станцией «Скайлэб» . Высота ракеты на стартовой позиции вместе с орбитальным блоком КК «Аполлон» 68, 3 м. Стартовая масса 590 т. Чтобы обеспечить вывод полезного груза, тяга каждого из восьми двигателей Н-1 первой ступени была увеличена от 90, 7 до 93 тс.

В 1971 году Советский Союз начал новый этап освоения космоса. На орбиту была запущена первая орбитальная станция – «Салют-1» , затем и другие орбитальные комплексы серии «Салют» . В 1974 году в подмосковном Калининграде (сейчас г. Королев) был создан Центр управления космическими полетами (ЦУП). Технические характеристики «Салют-6» Полная длина около 15 м. Длина с двумя пристыкованными кораблями «Союз» около 29 м. Диаметр отсеков (от носа к корме) 2, 2, 9, 4, 15 м. Масса без пристыкованных транспортных кораблей 18, 9 т. Масса научной аппаратуры 1, 5 т. Два стыковочных узла спереди и сзади. Три панели солнечных батарей, каждая площадью 20 м 2. Корректирующий двигатель тягой 300 кгс

ОСНОВНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО АСТРОНОМИИ НА СТАНЦИИ «САЛЮТ» «Анна-3» - Исследования гамма-лучей с энергией 100 Мэ. В с помощью гамма-телескопа БСТ-1 М - Исследования центра Галактики и межзвездных облаков с помощью инфракрасного телескопа ФЭК-7 - Обнаружение монополей Дирака, ядер античастиц и трансурановых ядер в космических лучах «Филин-2» - Изучение спектра новых и уже обнаруженных источников рентгеновских лучей, определение фонового излучения Земли в диапазоне 1 -60 Ằ с помощью рентгеновского телескопа ИТС-К - Исследования инфракрасного излучения планет и галактик с помощью инфракрасного телескопа-спектром КДС-3 - Изучение солнечного излучения в диапазоне 760 - 1060 Ằ с помощью дифракционного спектрометра КРТ-10 -Исследования источников радиоизлучения во Вселенной с помощью радиотелескопа с диаметром зеркала «Орион-1» -Получение спектров излучения звезд в диап. 2000 - 3000 Ằ ОСТ-1 -Исследования излучения Солнца в диапазоне 800 -1 300 Ằ с помощью солнечного телескопа РТ-4 -Исследования источников пульсирующего рентгеновского излучения в диапазоне 44 -60 Ằ с помощью рентгеновского телескопа

Ракеты-носители Слева. Ракета-носитель корабля «Союз» (А-2) была создана на базе семейства ракет, с помощью которых были выведены на орбиту первый спутник, корабли «Восток» и «Восход» . Все двигатели развивают приведенную к уровню моря тягу 426 тс. Во время подъема ракеты работает 32 двигателя (20 основных и 12 управляющих). На последней ступени ракеты-носителя корабля «Союз» , имеющей длину 8 м и диаметр 2, 6 м, установлен работающий в вакууме двигатель с тягой 30 тс. В качестве топлива во всех ступенях используются жидкий кислород и керосин. Левее. Ракета-носитель D-1. Этот тяжелый носитель создан на базе ракеты-носителя, с помощью которой были выведены на орбиту непилотируемые космические лаборатории «Протон-1, -2, -3» массой по 12, 2 т каждая, предназначенные для исследования потоков высокоэнергетических частиц, и которая в 3 раза мощнее ракеты-носителя корабля «Восток» .

Первый пуск 16 июля 1965 с КА Н-4 № 1 «Протон- 1» , основная современная модификация, используемая для запуска аппаратов по государственным программам, — 8 К 82 К Протон-К (первый запуск 10 марта 1967 г. с РБ «Д» и КА «Космос-146» ). В зависимости от модификации ракета способна вывести 20— 22 т полезной нагрузки на орбиту высотой 200 км. Существуют трёх- и четырёхступенчатый варианты носителя, ступени собраны по тандемной схеме. Было выполнено 332 старта, 97 % которых были успешны. 7 апреля 2001 состоялся первый пуск модернизированной ракеты 8 К 82 КМ Протон-М с цифровой системой управления и новым разгонным блоком 14 С 43 Бриз-М. Это позволило заметно увеличить полезную нагрузку при выведении на геостационарные орбиты (ГСО). В запуске 11 февраля 2009 года на ГСО была выведена рекордная для ракет-носителей СССР/России полезная нагрузка весом около 3700 кг (спутники «Экспресс АМ-44» и «Экспресс МД-1» ).

Наиболее известной из космических станций была станция "Мир" (или "Салют 8"). Базовый блок был выведен на орбиту 20 февраля 1986 года. Затем в течение 10 лет один за другим были пристыкованы ещё шесть модулей. С 1995 года станцию стали посещать иностранные экипажи. Также на станции побывало 15 экспедиций посещения, из них 14 международных. В рамках программы «Мир-Шаттл» было осуществлено 7 кратковременных экспедиций посещения с помощью корабля «Атлантис» и одна с помощью корабля «Индевор» , во время которых на станции побывали 34 астронавта.

Базовый блок напоминает орбитальную станцию серии «Салют» . Внутри кают-компания, две индивидуальные каюты, герметичный рабочий отсек с центральным постом управления и средствами связи. В стенке корпуса — портативная шлюзовая камера. Снаружи 3 панели солнечных батарей. Имеет шесть стыковочных портов для соединения с грузовыми кораблями и научными модулями.

Модуль квант. Выведен на орбиту 31 марта 1987 года и пристыкован к станции «Мир» 12 апреля 1987 года. Астрофизический модуль нёс комплекс приборов для наблюдения космических рентгеновских источников. «Квант» также позволял проводить биотехнологические эксперименты в области антивирусных препаратов и фракций. Модуль квант 2. Выведен на орбиту 26 ноября 1989 года и пристыкован 6 декабря 1989 года. Модуль дооснащения, для дополнительного комфорта космонавтов. Нёс оборудование, необходимое для жизнеобеспечения станции. Снаружи две поворотные солнечные батареи. Модуль кристалл. Выведен на орбиту 10 июня и пристыкован 10 июля 1990 года. Стыковочно-технологический модуль. Внутри было научное оборудование разного назначения: Для исследования получения новых материалов в условиях невесомости, астрофизических наблюдений, медицинских и биологических исследований.

Модуль Спектр. Пристыкован 1 июня 1995 года. Геофизический модуль. С его помощью осуществлялся мониторинг атмосферы, океана, земной поверхности, медико-биологические исследования. Стыковочный модуль. Пристыкован 15 ноября 1995 года. Этот модуль доставил шаттл «Атлантис» для обеспечения возможности стыковки шаттлов со станцией «Мир» . Модуль Природа. Выведен на орбиту 23 апреля 1996 года и пристыкован 26 апреля 1996 года. Нёс оборудование для наблюдений за земной поверхностью в разных длинах волн, а также для изучения поведения человека в условиях длительного космического полёта.

В 1993 году, было принято решение о совместном создании Международной космической станции (МКС) России и США. МКС должна была состоять из двух сегментов (российского и американского) и собираться на орбите постепенно из отдельных модулей. В изготовлении элементов российского сегмента МКС принимали участие около 200 отечественных организаций, американского - помимо США специалисты из Канады, Японии и нескольких европейских государств.

Одной из основных целей при создании МКС являлась возможность проведения на станции экспериментов, требующих наличия уникальных условий космического полёта: микрогравитации, вакуума, космических излучений, не ослабленных земной атмосферой. Главные области исследований включают в себя биологию (в том числе биомедицинские исследования и биотехнологию), физику (включая физику жидкостей, материаловедение и квантовую физику), астрономию, космологию и метеорологию. Исследования проводятся с помощью научного оборудования в основном расположенного в специализированных научных модулях-лабораториях, часть оборудования для экспериментов, требующих вакуума, закреплена снаружи станции, вне её гермообъёма.

Марс. С начала 60 -х годов в СССР началась подготовка к межпланетным полетом. Первая АМС, которая приблизилась к Марсу на расстояние почти в 200 тыс. км, была запущена 1 ноября 1962 года. Станция «Маринер-4» , ушедшая со старта 28 ноября 1964 года, без проблем покинула орбиту Земли и последовал по трассе к Марсу. Аппарат прошел в 9846 км от Марса, впервые в истории проведя его фотографирование со столь малого расстояния. Этот успех американцы закрепили в 1969 г. , когда пролетевшие вблизи Марса аппараты «Маринер» -6 и 7 передали на Землю в общей сложности 800 мегабит данных. Маринер-4 Маринер» -6

10 -го августа 1971 -го состоялся запуск АМС «Марс- 2» и «Марс - 3» . 27 -го ноября и 2 -го декабря они достигли Марса и были выведены на околопланетные орбиты. «Маринер-9» объединил в себе обе программы: фотографирование 70% поверхности Марса и анализ временных изменений в марсианской атмосфере и на поверхности планеты. Маринер-9 «Ночной лабиринт» - геологическое образование на западном конце «Долины Маринера»

В июле 1997 года американский аппарат высадил на поверхность Марса маленький шестиколесный марсоход (длина 65 см, ширина- 48 см, высота-32 см, масса-10, 5 кг). «Марс глобал сервейор» , стартовавший с Земли в 1997 году занял место на орбите Марса.

4 января 2004 — марсоход совершил посадку на Марсе. Получены первые фотографии. Например, геологических формаций, названных Sleepy Hollow. В январе 2008 года Spirit, который должен был проработать лишь 90 дней, проработал, казалось бы, немыслимый срок по сравнению с планируемым временем --- 5. 3 января — шесть земных лет на Марсе (это три с лишним марсианских года). Из шести колёс продолжают вращаться, хотя и пробуксовывают, только четыре — два колеса полностью вышли из строя. Spirit остаётся увязшим в сульфатном песке с апреля 2009 г.

Венера. Попытки запуска АМС к Венере начали производится еще с 1962 года. первые в этой миссии повезло американцам: АМС «Маринер-2» , стартовавшая в августе 1962 года, прошла почти в 35 тыс. км от Венеры, при этом передавая полученные данные на Землю. Советская «Венера-9» и (позже) «Венера-10» приземлились (привенерились) и передали первые снимки.

«Венера -13» и «Венера- 14» исследовали состав венерианской поверхности, который оказался схож с химическим составом земной коры. Они же передали первые и до сих пор единственные цветные изображения поверхности Венеры.

Американский "Магеллан" в 1990 -м году произвел почти полное картографирование Венеры, более детальное.

В 1972 году стартовала АМС «Пионер-10» , который отправился на Юпитер. За пределы всех планетных орбит «Пионер-10» вышел в 1983 г. , но станция все еще продолжала двигаться в потоке «солнечного ветра» .

20 августа 1977 года состоялся запуск аппарата «Вояджер-2» , а 5 сентября з ним последовал «Вояджер-1» . Станции «Вояджер» имеют массу 798 кг и представляют собой аппараты с огромной (более 3, 5 метров в диаметре) антенной для связи на сверхдальних расстояниях. Также «Вояджеры» оснащены различной научной аппаратурой (фото и телекамеры).

2009 г. «Вояджер-1» был примерно в 110, 94 а. е. (16, 596 млрд км) от Солнца[1] и достиг границы ударной волны (регион между Солнечной Системой и межзвёздным веществом, в котором влияние Солнца уступает влиянию других тел галактики). Последняя цель «Вояджера-1» — достигнуть гелиопаузы, которая является границей нашей Солнечной Системы. Если «Вояджер-1» всё ещё будет функционировать при достижении гелиопаузы, то он станет первым зондом, передавшим информацию об условиях, царящих в межзвёздной среде.

«Вояджер-1» исследование Юпитера и Каллисто

К Юпитеру отправился аппарат «Галилео» , стартовавший в 1989 году.

«Галилео» Мозаичное изображение астероида Гаспра Астероид Ида со спутником Дактиль Ио Европа Каллисто

Систему Сатурна должен был посетить АСМ «Кассини»

Исследование Сатурна с помощью АСМ «Кассини» Параметры аппарата • Вес «Кассини» при старте составил 5710 кг, включая 320 -килограммовый «Гюйгенс» , 336 кг научных приборов и 3130 кг топлива. • На аппарате установлены два основных реактивных двигателя мощностью по 445 ньютонов (двигатель продублирован на случай поломки). «Кассини» также оборудован 16 -ю двигателями малой тяги, используемыми для стабилизации аппарата, а также при малых орбитальных маневрах. • Размеры станции составляют 6, 7 м в высоту и 4 м в ширину. • Для обеспечения электроэнергией аппарат укомплектован тремя плутониевыми термоэлектрическими генераторами, использующими по 11 килограммов плутония- 238 каждый. • Орбитальный модуль «Кассини» несёт 12 научных приборов.

История запусков Основные Состояние действующий характеристики Места Космический Количество 2 запуска центр ступеней Кеннеди, 39 -й Длина 56, 1 м комплекс База Диаметр 8, 69 м Ванденберг Стартовая 2 030 т (планировалос масса ь в 1980 -е) Масса полезной Число 128 нагрузки запусков - на НОО 24 400 - успешных 127 кг - неудачных 1 (launch - на 3810 кг failure, Геостациона Challenger) рная орбита - частично 1 (re-entry неудачных failure, Columbia) Программа по созданию шаттлов разрабатывалась компанией North American Rockwell по поручению НАСА с 1971 года. Его изготовили в 1979 году и передали Космическому центру НАСА имени Кеннеди. Шаттл «Колумбия» погиб 1 февраля 2003 года (полёт STS-107) при входе в атмосферу Земли перед посадкой. Это было 28 -е космическое путешествие «Колумбии» .

Второй космический челнок — «Челленджер» был передан НАСА в июле 1982 года. Он был назван по имени морского судна, исследовавшего океан в 1870 -е годы. В НАСА «Челленджер» имеет обозначение — OV-099. «Челленджер» погиб при своём десятом запуске 28 января 1986 года. Третий шаттл — «Дискавери» был передан НАСА в ноябре 1982 г. В НАСА «Дискавери» имеет обозначение OV-103. Четвёртый шаттл — «Атлантис» (Atlantis) вступил в строй в апреле 1985 года. Пятый шаттл — «Индевор» (Endeavour) был построен взамен погибшего «Челленджера» и принят в эксплуатацию в мае 1991 года. В НАСА «Индевор» имеет обозначение OV-105. Шаттл рассчитан на двухнедельное пребывание на орбите. Самое длинное космическое путешествие совершил шаттл «Колумбия» в ноябре 1996 года (полёт STS-80) — 17 суток 15 часов 53 минуты. Самое короткое космическое путешествие совершил шаттл «Колумбия» в ноябре 1981 года (полёт STS-2) — 2 дня 6 часов 13 минут. Обычно полёты шаттлов продолжаются от 5 до 16 суток.

Высота на стартовой позиции 56, 14 м Масса при старте 2045 т Масса полезного груза 29, 5 т Процент полезного груза от общего веса 1, 4 % 30 806 к. Н (3141 Подъёмная сила при старте тс)

Свой первый и единственный космический полёт «Буран» совершил 15 ноября 1988 года. Космический корабль был запущен с космодрома Байконур при помощи ракеты- носителя «Энергия» . Продолжительность полета составила 205 минут, корабль совершил два витка вокруг Земли, после чего произвёл посадку на специально оборудованном аэродроме «Юбилейный» на Байконуре. Полёт прошёл без экипажа, полностью в автоматическом режиме с использованием бортового компьютера и бортового программного обеспечения, в отличие от «шаттла» , который традиционно совершает последнюю стадию посадки на ручном управлении (вход в атмосферу и торможение до скорости звука в обоих случаях полностью компьютеризованы). Данный факт: полет космического аппарата в космос и спуск его на Землю в автоматическом режиме под управлением бортового компьютера — вошёл в книгу рекордов Гиннеса.

Буран: название комплекса «Энергия—Буран» . Комплекс состоит из: первой ступени (четыре боковых блока с кислород-керосиновыми четырёхкамерными двигателями РД-170) (многоразовые), второй ступени (Сигарообразный объект белого цвета в центре. оснащена четырьмя кислород- водородными двигателями РД- Технические характеристики 0120) и возвращаемого • Длина «Бурана» — 36, 4 м, • Размах крыльев — около 24 м, космического аппарата • Высота корабля, когда он стоит на шасси, — более 16 м, «Буран» . При старте • Стартовая масса — 105 т. • Грузовой отсек вмещает полезный груз массой до 30 т запускаются обе ступени. при взлете, до 20 т при посадке. Отработав, отстыковывается Данная схема универсальна, поскольку первая ступень (4 боковые позволяет осуществлять вывод на ракеты), и довывод орбиту не только МТКК «Буран» , но и осуществляется второй прочие полезные грузы (массой до 100 ступенью. тонн).

Стартовая масса, т 2400 в том числе масса ОК 105 (полезного груза) Вид топлива кислород блок Ц -водород блок А кислород Габаритные размеры -керосин РН, м высота 60 ширина 18 Габаритные размеры блока Ц, м 58, 1 длина 7, 7 диаметр Габаритные размеры 38, 3 блока А, м 3, 9 длина диаметр

• В последнее время назрела необходимость их внедрения в образование на разных ступенях, начиная со школы. • Программа создания научно-образовательных микроспутников — одно из возможных решений этой проблемы.

Тип Общая Масса Габари Мощность Число спутника масса полезной тные системы запусков МКА нагрузки раз- электроснаб 1998 – меры жения 2006 гг Малые 100 -1000 50 -700 кг 1 -3 м 100 -1200 Вт 30 кг Микро- 10 -100 кг 5, 5 -50 кг 0, 5 -1 м 10 -100 Вт 45 Нано- 1 -10 кг 0, 5 -5, 5 кг 0, 2 -0, 5 м 5 -10 Вт 54 Пико- 0, 1 -1 кг 0, 07 -0, 5 0, 1 -0, 2 м 3 -5 Вт 22 кг Фемто- менее 0, 1 менее 3 Вт - кг 0, 07 кг 0, 1 м

Особенности университетских спутников При их изготовлении используются самые доступные компоненты, не проходящие сертификации для применения в условиях космоса. Обычно негерметичное исполнение корпуса спутника. Основная экономия имеет три "составные части": недорогие комплектующие, дешевые студенческие рабочие руки и - при малой массе спутника - дешевый, а зачастую и бесплатный вывод на орбиту. Полезная нагрузка для них может поставляться даже бесплатно - с целью, например, проверки ее работоспособности в условиях космоса перед использованием в дорогостоящих проектах.

Особенности университетских спутников • Главным результат - обучение специалистов через непосредственное участие в практической работе, содержащей все основные этапы реальных проектов. Малые размеры и масса (обычно 10– 100 кг и несколько десятков сантиметров). Проекты малых спутников - это те точки роста, вокруг которых охотно объединяются национальные и интернациональные молодежные коллективы. Инвестиции в такого рода студенческие проекты со стороны промышленности и государственных структур могут привести к важным прямым (отработка новых технологий и технологических решений) и непрямым (обучение молодых специалистов, способных к активному участию в реальных космических и других высокотехнологических проектах) положительным результатам.

Международные проекты (примеры) Star. Shine 3 (США) 2001 г. Сфера диаметром 94 м 1500 Al-зеркал от школьников из 26 стран Задача: Влияние солнечной активности на плотность атмосферы Платформа «Opal» (Стэнфордский ун-т; США; 19 кг) 2000 г для запуска 6 пикоспутников из них: 2 – военных 3 – от группы аспиранток из ун-та Санта – Клара 1 – от радиолюбителей из г. Вашингтон Проект СUBESAT • Задаются стандартные требования на вес и размеры спутника • Стоимость вывода на орбиту около 10 тыс. долларов • Университет или школа могут разработать и изготовить сами, а могут заказать в спец. фирмах • Научную или образовательную программу формируют сами университеты

Спутник Young Engineers' Satellite 2 (YES 2) (второй спутник молодых инженеров) по заказу Европейского космического агентства на базе фирмы Delta-Utec SRC. Участники проекта: Университет Кента (Великобритания) Университет Патрас (Греция) Университет Модена Реггио Емилия (Италия), Высшая школа Нидеррейн (Германия) Самарский Университет (Россия) весь проект координировался фирмой Delta-Utec Проект YES 2 Эксперимент со спутником YES 2 должен был состояться под конец программы полёта спутника Фотон-М 3. Цель эксперимента состояла в развёртывании троса длинной 30 км с закреплённой на конце возвращаемой капсулой Фотино. Предполагалось продемонстрировать возможность возвращения с орбиты грузов без применения ракетных двигателей.

Young Engineers' Satellite (YES) Young Engineers' Satellite 2 [второй спутник молодых инженеров] — второй проект в студенческой программе YES — спутник, созданный студентами инженерных специальностей по заказу Европейского космического агентства на базе фирмы Delta-Utec SRC. Задача: демонстрация возможности возвращения с орбиты грузов без применения ракетных двигателей. (Возвращаемая капсула Фотино, закрепленная на конце развернутого 30 километрового троса, после перерезки троса должна была вернуться на Землю). Масса спутника - 36 кг. Запуск произошёл 14 сентября 2007 г. в составе научного спутника Фотон-М 3. Участники проекта: • Университет Кента (Великобритания) • Университет Патрас (Греция) • Университет Модена Реггио Емилия (Италия), • Высшая школа Нидеррейн (Германия) • Самарский Университет (Россия) • Весь проект координировался фирмой Delta- YES 2 Utec

Российские проекты §Спутники серии «Радио» 90 гг. § «Рефлектор» 2001 г. § «Колибри» 2002 г. § «Компасс» 2002 г. §Спутники серии «Можаец» 2001 -2003 гг. § «Университетский – Татьяна» 2005 г. § «Юбилейный» 2008 г. § «Университетский – Татьяна» -2 2009 г. § «Можаец-5» § «Компасс2/Татьяна» § «Бауманец» Украинские проекты § УМС– 1 2004 гг. § УМС– 2 2009 г.

Наземный комплекс управления Структура наземного комплекса управления микроспутником

Характеристика наземного комплекса управления образовательным микроспутником

График работ. Создание микроспутника предполагает четыре этапа: 1 -й этап (3 -4 месяца) — формирование творческого коллектива, рабочий семинар потенциальных участников; 2 -й этап (4 месяца) — проектирование и отработка его отдельных узлов; 3 -й этап (6 месяцев) — интеграция систем, полный цикл наземных испытаний и сертификация; 4 -й этап — выведение микроспутника на орбиту, проверка его функционирования, выполнение образовательной и научно- исследовательской программ. Этапы работы ТЗ разработано Эскизный проект 30. 12. 09 Рабочая документация 30. 06. 10 Покупка комплектующих 30. 06. 10 Изготовление опытного образца и его испытание 30. 12. 10 Доработка 30. 05. 11 Создание летного образца 30. 05. 11