КОСМИ́ЧЕСКИЙ АППАРА́Т

КОСМИ́ЧЕСКИЙ АППАРА́Т, об­щее на­зва­ние тех­нич. уст­ройств, пред­на­зна­чен­ных для ре­ше­ния разл. це­ле­вых за­дач в кос­мич. про­стран­ст­ве (напр., ис­кусств. спут­ни­ки Зем­ли и др. не­бес­ных тел, кос­мич. ко­раб­ли). Пер­вый КА (ИСЗ ПС-1) соз­дан в СССР под рук. С. П. Ко­ро­лё­ва (за­пу­щен 4.10.1957). Сред­ст­вом вы­ве­де­ния КА на кос­мич. ор­би­ту слу­жит ра­ке­та-но­си­тель. По­лёт КА, как пра­ви­ло, де­лит­ся на сле­дую­щие уча­ст­ки: вы­ве­де­ния (КА со­об­ща­ет­ся не­об­хо­ди­мая кос­мич. ско­рость в за­дан­ном на­прав­ле­нии); ор­би­таль­ный (на ко­то­ром дви­же­ние КА про­ис­хо­дит в осн. по инер­ции, по за­ко­нам не­бес­ной ме­ха­ни­ки); уча­сток по­сад­ки. В ря­де слу­ча­ев КА снаб­жа­ют­ся ра­кет­ны­ми дви­га­те­ля­ми, по­зво­ляю­щи­ми на ор­би­таль­ном уча­ст­ке из­ме­нять (кор­рек­ти­ро­вать) тра­ек­то­рию дви­же­ния или тор­мо­зить КА при по­сад­ке.

КА клас­си­фи­ци­ру­ют по раз­ным при­зна­кам. По на­ли­чию эки­па­жа на бор­ту вы­де­ля­ют КА: пи­ло­ти­руе­мые (напр., кос­ми­че­ские ко­раб­ли «Со­юз», «Мир», «Шэнь­чжоу»), по­се­щае­мые (напр., кос­мич. стан­ция «Са­лют»), бес­пи­лот­ные, или ав­то­ма­ти­че­ские (напр., ИСЗ се­рии «Кос­мос», спут­ни­ки свя­зи се­рии «Экс­пресс»). В со­от­вет­ст­вии с бал­ли­стич. схе­мой по­лё­та раз­ли­ча­ют КА: су­бор­би­таль­ные, осу­ще­ст­в­ляю­щие по­лёт по бал­ли­стич. тра­ек­то­рии со ско­ро­стью мень­ше 1-й кос­ми­че­ской, т. е. не­дос­та­точ­ной для вы­во­да КА на ор­би­ту ИСЗ (напр., пер­вые кос­мич. ко­раб­ли США се­рии «Мер­ку­рий»); око­ло­зем­ные, ко­то­рые дви­жут­ся по гео­цен­трич. ор­би­там, не вы­хо­дя за пре­де­лы сфе­ры дей­ст­вия Зем­ли (напр., все ис­кус­ст­вен­ные спут­ни­ки Зем­ли); меж­пла­нет­ные, вы­хо­дя­щие в по­лё­те за пре­де­лы сфе­ры дей­ст­вия Зем­ли и вхо­дя­щие в сфе­ру дей­ст­вия Солн­ца, а так­же др. пла­нет или их ес­теств. спут­ни­ков (напр., ав­то­ма­тич. меж­пла­нет­ные стан­ции «Пио­нер», «Ве­не­ра», кос­мич. ко­раб­ли се­рии «Апол­лон»). В за­ви­си­мо­сти от це­ле­во­го на­зна­че­ния КА де­лят на ис­сле­до­ва­тель­ские, транс­порт­ные, при­клад­ные (спут­ни­ки свя­зи, ме­тео­ро­ло­ги­че­ские и др.) и во­ен­ные. По про­дол­жи­тель­но­сти функ­цио­ни­ро­ва­ния вы­де­ля­ют КА: ко­рот­ко­жи­ву­щие – со сро­ком ра­бо­ты до не­сколь­ких су­ток (напр., все су­б­ор­би­таль­ные КА, кос­мич. ко­раб­ли «Вос­ток», «Вос­ход»); со ср. про­дол­жи­тель­но­стью по­лё­та (напр., спут­ни­ки свя­зи се­рии «Мол­ния», ор­би­таль­ные стан­ции се­рии «Са­лют»); дол­го­жи­ву­щие – 10 лет и бо­лее (напр., спут­ни­ки свя­зи «Ин­мар­сат», ор­би­таль­ный ком­плекс «Мир»). Так­же раз­ли­ча­ют КА од­но­крат­но­го (напр., кос­мич. ко­раб­ли се­рии «Со­юз») и мно­го­крат­но­го ис­поль­зо­ва­ния (напр., кос­мич. ко­раб­ли «Спейс шаттл», «Бу­ран»).

Не­об­хо­ди­мость дли­тель­но­го са­мо­сто­ят. функ­цио­ни­ро­ва­ния в ус­ло­ви­ях кос­мич. про­стран­ст­ва обу­слов­ли­ва­ет сход­ные кон­ст­рук­тив­ные осо­бен­но­сти боль­шин­ст­ва КА, ко­то­рые обыч­но обо­ру­ду­ют­ся дви­гат. ус­та­нов­ка­ми, сис­те­ма­ми управ­ле­ния, энер­го­пи­та­ния, пе­ре­да­чи и приё­ма ин­фор­ма­ции, на­ви­га­ции, ре­гу­ли­ро­ва­ния те­п­ло­во­го ре­жи­ма и т. п. КА, как пра­вило, со­сто­ят из кон­ст­рук­тив­но и/или функ­цио­наль­но за­кон­чен­ных от­се­ков-мо­ду­лей, объ­е­ди­нён­ных ме­ха­нич., элек­трич. и гид­рав­лич. свя­зя­ми. С це­лью сни­же­ния мас­сы КА и, сле­до­ва­тель­но, рас­хо­да то­п­ли­ва на вы­пол­не­ние ма­нёв­ров не­ко­то­рые от­се­ки мо­гут быть от­де­ляе­мы­ми (по­сле ре­ше­ния сво­их функ­цио­наль­ных за­дач). Сис­те­мы управ­ле­ния совр. КА соз­да­ют­ся на ос­но­ве ма­ло­га­барит­ных бы­ст­ро­дей­ст­вую­щих ком­пь­ю­те­ров и ра­диа­ци­он­но стой­ких элек­трон­ных при­бо­ров. В ка­че­ст­ве ис­пол­нит. ор­га­нов сис­те­мы управ­ле­ния дви­же­ни­ем при­ме­ня­ют­ся ра­кет­ные дви­га­те­ли (жид­ко­ст­ные, ион­ные, плаз­мен­ные), элек­тро­ра­кет­ные дви­га­те­ли, инер­ци­он­ные уст­рой­ст­ва (ма­хо­ви­ки, си­ло­вые ги­ро­ско­пы), а так­же пас­сив­ные сред­ст­ва ста­би­ли­за­ции в ви­де гра­ви­тац. штанг, аэ­ро­ди­на­мич. по­верх­но­стей или сол­неч­ных от­ра­жа­те­лей. Ис­точ­ни­ка­ми ин­фор­ма­ции для ав­то­ном­ной ори­ен­та­ции и на­ви­га­ции КА слу­жат из­лу­че­ние Солн­ца, звёзд, элек­тро­маг­нит­ные вол­ны, при­хо­дя­щие от Зем­ли, Лу­ны, пла­нет и др. не­бес­ных тел. Управ­ляю­щая ин­фор­ма­ция по­сту­па­ет так­же из на­зем­ных цен­тров управ­ле­ния. Оп­ре­де­ле­ние про­стран­ст­вен­но­го по­ло­же­ния и тра­ек­то­рии дви­же­ния КА про­из­во­дит­ся с по­мо­щью разл. оп­тич. дат­чи­ков, бор­то­вых инер­ци­аль­ных из­ме­рит. средств, на­зем­ной ра­дио­ло­кац. и оп­тич. ап­па­ра­ту­ры. Сис­те­мы элек­тро­пи­та­ния боль­шин­ст­ва КА ос­но­ва­ны на пре­вра­ще­нии сол­неч­но­го из­лу­че­ния в элек­тро­энер­гию с по­мо­щью фо­то­элек­трич. пре­об­ра­зо­ва­те­лей. Кро­ме это­го, в со­став сис­те­мы элек­тро­пи­та­ния вхо­дят хи­мич. ис­точ­ни­ки то­ка, а так­же кон­троль­ная и ре­гу­лирую­щая ап­па­ра­ту­ра. Для меж­пла­нет­ных КА мо­гут ис­поль­зо­вать­ся ядер­ные или изо­топ­ные ис­точ­ни­ки элек­тро­энер­гии. Сис­те­мы тер­мо­ре­гу­ли­ро­ва­ния КА ос­но­ва­ны на прин­ци­пе те­п­ло­от­во­да с по­мо­щью из­лу­че­ния. КА обыч­но име­ют т. н. ра­ди­ац. по­верх­но­сти, ко­то­рые за счёт спец. по­кры­тий об­ла­да­ют боль­шим ко­эф. собств. из­лу­че­ния и ма­лым ко­эф. по­гло­ще­ния. За­да­чей сис­те­мы тер­мо­ре­гу­ли­ро­ва­ния яв­ля­ет­ся сбор те­п­ло­ты с те­п­ло­вы­де­ляю­щих при­бо­ров и аг­ре­га­тов КА и пе­ре­дача её к ра­ди­ац. по­верх­но­стям. Обыч­но для этих це­лей ис­поль­зу­ют­ся га­зо­вые и жид­ко­ст­ные те­п­ло­но­си­те­ли, пе­ре­ме­щае­мые вен­ти­ля­то­ра­ми или гид­рав­лич. на­со­са­ми, а так­же ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся те­п­ло­вые тру­бы и те­п­ло­вые на­со­сы. Кро­ме это­го, на пи­ло­ти­руе­мых КА в гер­ме­тич­ной ка­би­не эки­па­жа не­пре­рыв­но под­дер­жи­ва­ют­ся не­об­хо­ди­мые ус­ло­вия для жиз­ни и ра­бо­ты че­ло­ве­ка – осу­ще­ст­в­ля­ет­ся ре­ге­не­ра­ция ат­мо­сфе­ры (с ре­гу­ли­ро­ва­ни­ем её тем­пе­ра­ту­ры и влаж­но­сти), снаб­же­ние во­дой и пи­щей и др. (см. Жиз­не­обес­пе­че­ния сис­те­ма).

КА, осу­ще­ст­в­ляю­щие по­сад­ку на др. пла­не­ты или воз­вра­щаю­щие­ся на Зем­лю, ос­на­ща­ют­ся ком­плек­сом средств по­сад­ки, как пра­ви­ло вклю­чаю­щим тор­моз­ные ра­кет­ные дви­га­те­ли, сред­ст­ва аэ­ро­ди­на­мич. тор­мо­же­ния и по­са­доч­ные уст­рой­ст­ва. КА мо­жет осу­ще­ст­в­лять по­сад­ку на по­верх­ность не­по­сред­ст­вен­но или пе­ред по­сад­кой та­кой ап­па­рат де­лит­ся на час­ти. Од­на часть ос­та­ёт­ся на ор­би­те для обес­пе­че­ния свя­зи с по­са­доч­ным ком­плек­сом и пе­ре­да­чи ин­фор­ма­ции на Зем­лю (об ат­мо­сфе­ре пла­не­ты, маг­нит­ном по­ле, ра­диа­ции и т. п.), дру­гая часть спус­ка­ет­ся на по­верх­ность пла­не­ты. Кон­ст­рук­ция по­са­доч­ных ап­па­ра­тов за­ви­сит не толь­ко от пла­не­ты, на ко­то­рую про­из­во­дит­ся по­сад­ка (на­ли­чие ат­мо­сфе­ры и её плот­ность, си­лы тя­же­сти и т. д.), но и от про­грам­мы ис­сле­до­ва­ний и про­грам­мы по­лёта (бу­дет ли воз­вра­щать­ся КА или его часть об­рат­но на Зем­лю, ка­кая часть КА ос­та­нет­ся на пла­не­те, ка­кие за­да­чи она бу­дет ре­шать). КА или их от­се­ки, ко­то­рые пред­на­зна­че­ны для спус­ка на пла­не­ты, имею­щие ат­мо­сфе­ру, по­кры­ва­ют­ся од­но­ра­зо­вы­ми или мно­го­ра­зо­вы­ми те­п­ло­за­щит­ны­ми по­кры­тия­ми. Кро­ме об­ще­при­ня­тых слу­жеб­ных сис­тем, КА, осу­ще­ст­в­ляю­щие по­сад­ку, мо­гут снаб­жать­ся сис­те­ма­ми пе­ре­ме­ще­ния по по­верх­но­сти пла­не­ты, пе­ре­да­чи ин­фор­ма­ции на Зем­лю (на­пря­мую или че­рез ор­би­таль­ный спут­ник), разл. на­уч. ап­па­ра­ту­рой.

Кон­ст­рук­ция КА (кор­пус, разл. фа­сон­ные опо­ры и пе­ре­кла­ди­ны для плос­ко­стей ан­тенн и др.), учи­ты­вая спе­ци­фич. осо­бен­но­сти кос­мич. про­стран­ст­ва (глу­бо­кий ва­ку­ум, на­ли­чие ме­тео­рит­ных час­тиц, ин­тен­сив­ная ра­диа­ция и др.), вы­пол­ня­ет­ся из ма­те­риа­лов с вы­со­ки­ми удель­ны­ми проч­но­ст­ны­ми ха­рак­те­ри­сти­ка­ми, напр. из алю­ми­ние­вых или ти­та­но­вых спла­вов. С кон. 20 в. в кон­ст­рук­ции КА всё бо­лее ши­ро­кое при­ме­не­ние на­хо­дят ком­по­зи­ци­он­ные ма­те­риа­лы.