КОСМОНАВТИКА
Оcновы проектирвоания неракетных космических аппаратов

1.ВВЕДЕНИЕ

 

     Первых успехов в освоении космического пространства Человечество достигло благодаря термохимическим ракетным двигателями (РД) и баллистическим ракетам-носителям (РН). Они не только вывели автоматические и пилотируемые аппараты на околоземные орбиты, но и позволили совершить посадки на Луну и ближайшие планеты Солнечной системы – Марс, Венеру, проникнуть в окрестности дальних планет. Однако даже сегодня, когда зона космического пространства, подверженная интенсивному практическому освоению, ограничена геостационарной орбитой, уже заметен предел возможностей этих технических средств.
    Можно, конечно, возразить, что разговоры об ограниченности возможностей ракет ведутся со времен К.Э. Циолковского. Можно даже вспомнить, что такие мотивы встречаются и в известной работе С.П. Королева [1], но что последующая практика, в том числе и самого Главного конструктора, посрамила пессимистов.
    Все это действительно так. И следует воздать должное «ветеранам техники»: конструкторские и технологические ухищрения еще могут значительно продлить существование традиционных ракетно-космических средств. Однако они не в состоянии обойти объективно существующие барьеры, поставленные ограниченной энергоемкостью топлива - химического, да и ядерного в освоенном виде, ограниченной жаропрочностью конструкций двигателей, наконец, - эйнштейновским запретом на световые и сверхсветовые скорости. Но именно за этими барьерами и лежит путь широкомасштабного освоения космоса, то время, когда космонавтика сторицей возвратит человечеству все вложенные в нее средства. Причем ВСЯ космонавтика, а не её отдельные части, как сейчас.
    Между тем, известно уже немало [2] проектов неракетных двигателей, взаимодействующих с теми или иными полями Земли, Солнечной системы, Галактики, наконец - Вселенной в целом, либо изменяющих в локальной области свойства нашего пространственно-временного континуума (поэтому их правомено назвать полевыми).
    Интересно, что, несмотря на существенно разные объяснения авторами принципов их работы, эти двигатели имеют ряд общих конструктивных особенностей, о чем будет рассказано ниже.
    Однако все эти проекты имеют и ещё одну общую черту. Их изобретатели основное внимание уделяют двигателю, реже - энергообеспечению. Причины такого подхода вполне понятны – именно создание (или НЕ создание) энергодвигательной установки определит принципиальную возможность создания (или НЕ создания) неракетных космических кораблей (НКК). Но сам космический корабль (КК) – это не только двигатель. Его конструкция включает в себя целый ряд других необходимых систем, без которых в лучшем случае получится не очень летающая стендовая установка.
    Не преждевременно ли говорить о конструкции будущих космических кораблей сейчас, когда даже о самом принципе их полета можно только строить предположения? Думается – самое время!
    С высоты сегодняшнего дня мы осознаём, сколь многого не могли предвидеть пионеры космонавтики. В частности, им, наверное, и в страшном сне не могло привидеться, что первый шаг в космос человек сделает, заняв место ядерных боеголовок. Да и о производстве, даже современном им, не говоря уж о будущем «минобщемашевском», они явно не имели представления - достаточно вспомнить об усилиях Циолковского по внедрению своего цельнометаллического дирижабля или попытку Оберта воплотить свои идеи. Все это, однако, не помешало им угадать основные элементы космических аппаратов (КА) и многие их частные детали.
    Сегодня мы знаем значительно больше. Мы знаем, как человек живёт в КА, в других техногенных объектах, тогда как Циолковский не мог, естественно, использовать опыт длительных орбитальных полётов, атомного подводного флота и дальней авиации. Мы знаем, какие системы реально могут решать в космосе необходимые нам задачи, и можем уже не в рамках фантастических произведений, а на основе опыта и научных методов прогнозирования представить, как эти системы будут развиваться в ближайшие годы. Мы знаем, какие именно изделия способна создать и довести до требуемой надежности наша промышленность. В общем и целом мы представляем себе, как подготовить человека к жизни в потенциально опасной среде и обеспечить возможность его работы в экстремальных условиях. Наконец, мы знаем, какие идеи пионеров космонавтики были реализованы, а какие - не были, и почему.
    Обычно труды по проектированию КА [3, 4, 5] и вообще - сложных технических систем [6] строятся по схеме «от общего - к частному». То есть вначале излагаются вопросы общего проектирования аппарата (ракеты-носителя, самолёта, подводной лодки…) как целого или даже как части более крупной системы (например, ракетно-космического комплекса). Здесь же определяется облик КА, его компоновочная схема, а затем рассматриваются отдельные системы и агрегаты. Такое построение материала опирается на системный подход и на уже достаточно богатый опыт разработки и создания КА первого поколения. Следует отметить, что на практике такая последовательность выдерживается не всегда, потому что при создании нового аппарата приходится, как правило, использовать уже существующие агрегаты и системы (ДУ, СЭП, СОЖ, СОИ и др.).
    В данном же случае мы вынуждены пойти несколько иным путём: сначала рассмотрим вопросы, обычно решаемые на этапе составления тактико-технических требований (ТТТ) к новой машине, затем установим, как эти ТТТ должны удовлетворяться на уровне отдельных систем и агрегатов, и только потом, на этой основе, попытаемся синтезировать конкретный облик неракетного космического корабля.

КОСМОНАВТИКА
Оcновы проектирвоания неракетных космических аппаратов
Сайт создан в системе uCoz