4 марта 1997 года состоялся первый космический запуск с нового российского космодрома «Свободный». Он стал двадцатым действующим на тот момент космодромом мира. Сейчас на месте этой стартовой площадки строится космодром «Восточный», ввод которого запланирован на 2018 год. Таким образом, у России будет уже 5 космодромов — больше чем у Китая, но меньше чем у США. Сегодня мы расскажем о крупнейших мировых космических площадках.

Байконур (Россия, Казахстан)

Старейшим и крупнейшим и поныне является «Байконур», открытый в степях Казахстана в 1957 году. Его площадь составляет 6717 кв.км. В лучшие — 60-е годы — на нем производилось до 40 запусков в год. И действовало 11 пусковых комплексов. За весь период существования космодрома с него было произведено более 1300 пусков.

По этому параметру «Байконур» лидирует в мире и поныне. Ежегодно здесь запускаются в космос в среднем два десятка ракет. Юридически космодром со всей его инфраструктурой и громадной территорией принадлежит Казахстану. А Россия арендует его за $ 115 млн. в год. Договор на аренду должен закончиться в 2050 году.

Однако еще раньше большинство российских запусков должно быть перенесено на ныне строящийся в Амурской области космодром «Восточный».

Существует в штате Флорида с 1949 года. Первоначально на базе проходили испытания военных самолетов, а позже запуски баллистических ракет. Как полигон для космических запусков используется с 1957 года. Не прекращая военных испытаний, в 1957 году часть стартовых площадок предоставили в распоряжение NASA.

Здесь стартовали первые американские спутники, отсюда уходили в полет первые американские астронавты — Алан Шепард и Вирджил Гриссом (суборбитальные полеты по баллистической траектории) и Джон Гленн (орбитальный полет). После чего программа пилотируемых полетов переместилась на вновь отстроенный Космический центр, которому в 1963 году после гибели президента присвоили имя Кеннеди.

С этого момента база стала использоваться для запуска беспилотных кораблей, которые доставляли космонавтам на орбиту необходимые грузы, а также отправляли автоматические исследовательские станции на другие планеты и за пределы Солнечной системы.

Также с мыса Канаверел запускали и запускают спутники — как гражданские, так и военные. В связи с многообразием решаемых на базе задач здесь было построено 28 стартовых площадок. В настоящее время действующими являются 4. Еще две поддерживаются в рабочем состоянии в ожидании начала производства современных челноков Boeing X-37, которые должны «отправить на пенсию» ракеты «Дельта», «Атлас» и «Титан».

Был создан во Флориде в 1962 году. Площадь — 557 кв.км. Количество сотрудников — 14 тыс. человек. Комплексом безраздельно владеет NASA. Именно отсюда стартовали все пилотируемые корабли, начиная с полета в мае 1962 года четвертого астронавта Скотта Карпентера. Здесь была реализована программа «Аполлон», увенчавшаяся высадкой на Луне. Отсюда улетали и сюда же возвращались все американские корабли многоразового действия — челноки.

Сейчас все пусковые площадки находятся в режиме ожидания новой техники. Последний пуск состоялся в 2011 году. Однако Центр продолжает напряженно работать и по управлению полетом МКС, и над разработкой новых космических программ.

Находится в Гвиане — заморском департаменте Франции, расположенном на северо-востоке Южной Америки. Площадь — около 1200 кв.км. Космодром Куру был открыт Французским космическим агентством в 1968 году. За счет небольшого удаления от экватора отсюда можно запускать космические корабли со значительной экономией топлива, поскольку ракету «подталкивает» большая линейная скорость вращения Земли вблизи нулевой параллели.

В 1975 году французы пригласили Европейское космическое агентство (ESA) использовать Куру для реализации своих программ. В результате сейчас на содержание и развитие космодрома Франция отпускает 1/3 часть необходимых средств, все остальное лежит на ESA. При этом ESA является собственником трех из четырех пусковых установок.

Отсюда в космос уходят европейские узлы МКС и спутники. Из ракет здесь преобладает производящаяся в Тулузе евроракета «Ариан». Всего было произведено более 60 пусков. В то же время пять раз с космодрома стартовали наши «Союзы» с коммерческими спутниками.

КНР владеет четырьмя космодромами. Два из них решают только военные задачи, производя испытания баллистических ракет, запуск спутников-шпионов, испытания техники перехвата иностранных космических объектов. Два имеют двойное назначение, обеспечивая не только реализацию милитаристских программ, но и мирное освоение космического пространства.

Крупнейший и старейший из них — космодром Цзюцюань. Действует с 1958 года. Занимает площадь в 2800 кв.км.

Первое время на нем советские специалисты обучали китайских «братьев навек» премудростям военно-космического «ремесла». В 1960 году отсюда была запущена первая ракета ближнего действия — советская. Вскоре удачно стартовала ракета китайского производства, в создании которой также участвовали советские специалисты. После того, как произошел разрыв дружеских отношений между странами, деятельность космодрома застопорилась.

Лишь в 1970 году с космодрома был успешно запущен первый китайский спутник. Через 10 лет стартовала первая межконтинентальная баллистическая ракета. А в конце столетия отправился в космос первый спускаемый космический корабль без пилота. В 2003 году на орбите оказался первый тайквонавт.

Сейчас на космодроме действуют 4 из 7 стартовых площадок. 2 из них отведены исключительно для нужд министерства обороны. Ежегодно с космодрома Цзюцюань стартует 5−6 ракет.

Основан в 1969 году. Управляется Японским агентством аэрокосмических исследований. Расположен на юго-восточном побережье острова Танэгасима, на юге префектуры Кагосима.

Первый примитивный спутник был выведен на орбиту в 1970 году. С тех пор Япония, владея мощной технологической базой в области электроники, сильно преуспела в деле создания как эффективных орбитальных спутников, так и гелеоцентрических исследовательских станций.

На космодроме две пусковые площадки отведены под запуски суборбитальных геофизических аппаратов, две обслуживают тяжелые ракеты H-IIA и H-IIB. Именно эти ракеты доставляют на МКС научное оборудование и необходимое снаряжение. Ежегодно производится до 5 пусков.

Этот уникальный плавучий космодром, базирующийся на океанской платформе, был введен в действие в 1999 году. За счет того, что платформа базируется на нулевой параллели, запуски с нее наиболее выгодны энергетически за счет использования максимальной линейной скорости Земли на экваторе. Деятельность «Одиссея» контролирует консорциум, в который вошли Boeing, РКК «Энергия», украинское КБ «Южное», украинское ПО «Южмаш», производящий ракеты «Зенит», и норвежская судостроительная компания Aker Kværner.

«Одиссей» состоит из двух морских судов — платформы с пусковой установкой и судна, играющего роль центра управления полетами.

Стартовая площадка прежде была японской нефтедобывающей платформой, которую отремонтировали и переоборудовали. Ее размеры: длина 133 м, ширина 67 м, высота 60 м, водоизмещение 46 тыс. тонн.

Ракеты «Зенит», которые используются для запуска коммерческих спутников, относятся к среднему классу. Они способны выводить на орбиту более 6 тонн полезного груза.

За время существования плавучего космодрома на нем произведено около 40 пусков.

И все остальные

Помимо перечисленных космодромов существует еще 17. Все они считаются действующими.

Некоторые из них, пережив «былую славу», сильно сбавили активность, а то и вовсе заморожены. Некоторые обслуживают лишь военно-космический сектор. Есть и те, которые интенсивно развиваются и, очень может быть, станут со времени «законодателями космической моды».

Вот перечень стран, имеющих космодромы и их количество, включая перечисленные в этой статье

Россия — 4;

Китай — 4;

Япония — 2;

Бразилия — 1;

Израиль — 1;

Индия — 1;

Республика Корея — 1;

Для запуска космических аппаратов в космос, помимо стартовой площадки необходим комплекс сооружений, где проводятся предстартовые мероприятия: окончательная сборка и стыковка ракеты носителя и космического аппарата, предстартовое тестирование и диагностика, заправка топливом и окислителем.
Обычно космодромы занимают большую территорию и располагаются на значительном удалении от густонаселенных мест, для избежания ущерба в случае аварий и падения, отделяющихся в процессе полета ступеней.

Космодромы мира

Чем ближе точка запуска находится к экватору - тем меньше энергозатраты на вывод полезной нагрузки в космос. При запуске с экватора может сэкономить около 10 % топлива по сравнению с ракетой, стартующей с космодрома, находящегося в средних широтах. Поскольку на экваторе не так много государств, способных запускать ракеты в космос, появились проекты космодромов морского базирования.

Россия

Российская Федерация, являясь пионером в области освоения космического пространства, на данный момент удерживает первенство по количеству запусков. В 2012 году нашей страной было осуществлено 24 запуска ракет-носителей, к сожалению далеко не все успешные.

Крупнейшей «космической гаванью» России является арендованный у Казахстана космодром Байконур. Он расположен на территории Казахстана, в Кызылординской области между городом Казалинск и посёлком Джусалы, вблизи посёлка Тюратам. Площадь космодрома: 6717 км². Строительство космодрома началось в 1955 году. 21 августа 1957 года состоялся первый успешный запуск ракеты Р-7.

Схема космодрома «Байконур»

В советские времена в районе Байконура была создана огромная не имеющая мировых аналогов инфраструктура, включающая в себя помимо стартовых, подготовительных и контрольно-измерительных комплексов аэродромы, подъездные пути, служебные здания и жилые городки. Всё это после распада СССР досталось независимому Казахстану.

По официальным данным, эксплуатация космодрома в 2012 году обошлась около 5 млрд рублей в год (стоимость аренды комплекса «Байконур» составляет 115 млн долларов - около 3,5 млрд рублей в год, и ещё около 1,5 млрд рублей в год Россия тратит на поддержание объектов космодрома), что составляло 4,2 % от общего бюджета Роскосмоса на 2012 год. Кроме того, из федерального бюджета России в бюджет города Байконура ежегодно осуществляется безвозмездное поступление в размере 1,16 млрд рублей (по состоянию на 2012 год). В общей сложности космодром и город обходятся бюджету России в 6,16 млрд рублей в год.

В настоящий момент «Байконур» после передачи его военными в 2005 году, находится в ведении Роскосмоса. К концу 2007 года космодром покинули большинство военно-космических частей, на космодроме осталось около 500 российских военнослужащих.

Спутниковый снимок Google Earth: стартовая площадка №250

На космодроме имеется инфраструктура и стартовые сооружения позволяющие осуществлять запуск ракет-носителей:
- средние носители семейства «Союз», стартовая масса до 313000 кг (на базе Р-7) – площадки № 1(гагаринский старт), № 31.
-лёгкие носители «Космос», стартовая масса до 109000 кг - площадка № 41.
- средние носители семейства «Зенит», стартовая масса до 462200кг - площадка № 45.
-тяжелые носители «Протон», стартовая масса до 705 000кг - площадки № 81, № 200.
-лёгкие носители семейства «Циклон», стартовая масса до 193 000кг (на базе МБР Р-36) - площадка № 90.
- лёгкие носители «Днепр»», стартовая масса до 211000кг (совместная российско-украинская разработка на базе МБР Р-36М) – площадка № 175
-лёгкие носители «Рокот» и «Стрела», стартовая масса до 107 500 кг (на базе МБР УР-100Н) – площадка № 175.
-тяжелые носители «Энергия», стартовая масса до 2400 000кг (на данный момент не используется) – площадки № 110, № 250.

Спутниковый снимок Google Earth: "гагаринский старт"

Несмотря на регулярно получаемые выплаты за аренду космодрома и межгосударственные договорённости Казахстан периодически препятствует нормальной работе космодрома. Так, в 2012 году были отложены запуски европейского метеорологического космического аппарата MetOp-B (запуск планировался на 23 мая), российских спутников «Канопус-В» и МКА-ПН1, белорусского БКА, канадского ADS-1B и немецкого TET-1 (групповой запуск этих пяти аппаратов намечался на 7 июня), российского аппарата «Ресурс-П» (планировался на августе).
Причиной явилось длительное согласование казахстанской стороной использования поля падения первой ступени ракет-носителей в Кустанайской и Актюбинской областях (используемого при выведении спутников на солнечно-синхронную орбиту ракетой-носителем «Союз»).

Из-за позиции казахской стороны не был реализован проект создания совместного российско-казахстанского ракетно-космического комплекса «Байтерек» (на основе новой ракеты-носителя «Ангара») . Достигнуть компромисса по вопросу финансирования проекта не удалось. Вероятно, Россия будет строить стартовый комплекс для «Ангары» на новом космодроме «Восточный».

«Протон-К» выводит на орбиту модуль «Звезда» для МКС

Самым северным космодромом мира является «Плесецк», известный так же как «1-й Государственный испытательный космодром». Он расположен в 180 километрах к югу от Архангельска неподалёку от железнодорожной станции Плесецкая Северной железной дороги. Космодром занимает территорию 176 200 гектаров. Свою историю космодром ведет с 11 января 1957 года, когда было принято Постановление Совета Министров СССР о создании военного объекта с условным наименованием «Ангара». Космодром создавался как первое в СССР войсковое ракетное соединение, вооружённое межконтинентальными баллистическими ракетами Р-7 и Р-7А.

Семейство носителей Р-7

С 70-х до начала 90-х космодром Плесецк удерживал мировое лидерство по числу запусков ракет в космос (с 1957 по 1993 год отсюда было осуществлено 1372 запуска, тогда как с находящегося на 2-м месте Байконура лишь 917).
Однако с 1990-х годов ежегодное количество запусков с Плесецка стало меньше, чем с Байконура. Космодром находится в ведении военных, помимо вывода на орбиту ИСЗ с него периодически производятся испытательные пуски МБР.
Космодром имеет стационарные технические и стартовые комплексы отечественных ракет-носителей лёгкого и среднего класса: «Рокот», «Циклон-3», «Космос-3М» и «Союз».

Спутниковый снимок Google Earth: стартовая площадка носителей "Союз"

Так же на космодроме имеется испытательный комплекс, предназначенный для испытания межконтинентальных баллистических ракет, с ПУ шахтного типа.
Ведётся строительство стартовых и технических комплексов для ракет-носителей «Ангара» на базе СК «Зенит».

Запуск ракеты Циклон-3 с космодрома «Плесецк»

Космодром обеспечивает значительную часть российских космических программ, связанных с оборонными, а также научными и коммерческими пусками непилотируемых космических аппаратов.
Помимо основных космодромов «Байконур» и «Плесецк», запуск ракет носителей и вывод на околоземную орбиту космических аппаратов периодически осуществляется и с других космодромов.
Самым известным из них является космодром «Свободный». Основной причиной создания этого космодрома послужило то, что в результате распада СССР космодром Байконур оказался вне территории России и невозможность запуска тяжелых «Протонов» с космодрома Плесецк. Новый космодром было решено создать на базе расформированной 27-й Краснознаменной дальневосточной дивизии РВСН которая была ранее вооружена ранее БР УР-100. В 1993 её объекты были переданы в состав военно-космических сил. 1 марта 1996 указом президента здесь был образован 2-й Государственный испытательный космодром Минобороны РФ. Общая площадь этого объекта - около 700 км2.

Первый запуск ракеты-носителя «Старт 1.2» на базе БР «Тополь» с космическим аппаратом «Зея» состоялся 4 марта 1997 года. За всё время существования космодрома здесь было произведено пять запусков ракет.

В 1999 году было принято решение о строительстве на космодроме ракетно-пускового комплекса для ракеты-носителя «Стрела». Однако комплекс «Стрела» не прошёл государственную экологическую экспертизу из-за высокой токсичности применяемого в ней ракетного топлива - гептила. В июне 2005 года на заседании Совета безопасности РФ было решено в рамках сокращения вооружённых сил, ликвидировать космодром Свободный ввиду малой интенсивности запусков и недостаточного финансирования. Однако уже в 2007 году было решено создать здесь инфраструктуру для запуска ракет-носителей среднего класса. Будущий космодром получил имя - «Восточный». Предполагается, что здесь будут производиться коммерческие и научные запуски, а все военные запуски планируется производить из Плесецка.

Запуски легких ракет-носителей серии «Космос» и «Днепр» осуществлялись так же с полигона «Капустин Яр» и стартовой площадки «Ясный».

На полигоне «Капустин Яр» в Астраханской области в настоящее время проходят испытания перспективные средства ПВО. Помимо этого периодически проходят запуски ракет носителей серии «Космос» со спутниками военного назначения.

Комплекс «Ясный» - расположен на территории позиционного района «Домбаровский» РВСН в Ясненском районе Оренбургской области России. Используется для запуска космических аппаратов посредством ракет-носителей «Днепр». С июля 2006 года по август 2013 года было осуществлено шесть успешных коммерческих запусков.

Так же в России осуществлялись запуски космических аппаратов с подводных ракетоносцев стратегического назначения.
7 июля 1998 года с борта РПКСН «Новомосковск» проекта 667БДРМ «Дельфин», находясь в подводном положении, в акватории Баренцева моря были выведены на низкую околоземную орбиту два немецких коммерческих микро-спутника Tubsat-N. Это первый в истории освоения космического пространства вывод спутников на околоземную орбиту со стартом ракеты из-под воды.
26 мая 2006 года с борта РПКСН «Екатеринбург» проекта 667БДРМ «Дельфин», был успешно запущен ИСЗ «Компас 2».

США

Наиболее известным космодромом США безусловно является Космический центр имени Джона Фицджеральда Кеннеди. Он расположен на острове Мерритт во Флориде, центр космодрома располагается поблизости от Мыса Канаверал, посередине между Майами и Джексонвиллем. Космический центр Кеннеди - это комплекс сооружений для запуска космических аппаратов и управления полётами (космодром), принадлежащий НАСА. Размеры космодрома - 55 км в длину и около 10 км в ширину, площадь - 567 км².

Космодром был первоначально основан в 1950 году как полигон для испытания ракет. Расположение полигона было одним из наиболее удобных в США, поскольку отработавшие ступени ракет падают в Атлантический океан. Однако расположение космодрома связано с существенными природно-метеорологическими рисками. Здания и сооружения космического центра неоднократно серьёзно повреждались ураганами, а запланированные запуски приходилось откладывать. Так в сентябре 2004 года часть сооружений Космического Центра Кеннеди была повреждена ураганом Фрэнсис. Здание вертикальной сборки потеряло тысячу внешних панелей примерных размеров 1,2×3.0 м каждая. Была разрушена наружная обшивка площадью 3700 м². Крыша была частично сорвана и внутренние помещения обширно повреждены водой.

Вид сверху на район стартового комплекса № 39

Все запуски шаттлов Космический центр Кеннеди производил из стартового комплекса № 39. Центр обслуживают примерно 15 тыс. гражданских служащих и специалистов.

История этого космодрома неразрывно связана с американской пилотируемой программой освоения космического пространства. До июля 2011 года Космический Центр Кеннеди являлся местом для запуска кораблей «Спейс шаттл», использующих комплекс № 39 с инфраструктурой программы «Аполлон». Первым запуском был корабль «Колумбия» 12 апреля 1981 года. Центр - это также место для посадки орбитальных шаттлов - здесь есть посадочная полоса длиной 4,6 км.

Спейс шаттл «Атлантис»

Последний запуск космического челнока «Атлантис», состоялся 16 мая 2011 года. Тогда американский многоразовый корабль доставил на борт международной космической станции груз материально-технического снабжения, а также магнитный альфа-спектрометр.

Часть территории космодрома открыта для посещений, здесь расположены несколько музеев и кинотеатров и выставочных площадок. По территории закрытой для свободного посещения организованы автобусные экскурсионные маршруты. Стоимость автобусного тура - 38 долларов. Он включает в себя: посещение стартовых площадок комплекса № 39 и поездка в центр «Аполлон-Сатурн V», обзор станций слежения.

Центр «Аполлон-Сатурн V» - это огромный музей, построенный вокруг наиболее ценного экспоната выставки - реконструированного стартового аппарата «Сатурн V» и других относящихся к космосу экспонатов, таких, как капсула «Аполлон».

Запуски непилотируемых космических аппаратов осуществляются со стартовых площадок расположенных вдоль побережья, они эксплуатируются военно-воздушным силам США и являются частью базы ВВС США на мысе Канаверал, Эта база входит в состав Космического командования ВВС США. На мысе Канаверал расположено 38 стартовых площадок, из которых сегодня только 4 действующие. В настоящее время с космодрома стартуют ракеты Delta II и IV, Falcon 9 и Atlas V.

Спутниковый снимок Google Earth: стартовая площадка на мысе Канаверал

Отсюда 22 апреля 2010 года впервые состоялся успешный запуск беспилотного космического корабля многоразового использования Boeing X-37. Он был выведен на околоземную орбиту с помощью ракеты носителя Atlas V.
5 марта 2011 года аппарат был выведен на орбиту ракетой-носителем Atlas V , стартовавшей с мыса Канаверал. Согласно заявлениям ВВС США, с помощью второго аппарата X-37B будут отрабатываться сенсорные приборы и системы спутников. 16 июня 2012 года летательный аппарат приземлился на базе американских военно-воздушных сил Ванденберг в штате Калифорния, проведя 468 дней и 13 часов на орбите, облетев вокруг Земли более семи тысяч раз.
11 декабря 2012 года аппарат этого типа был запущен в космос в третий раз, где он и находится, по сей день.

X-37- предназначен для функционирования на высотах от 200-750 км, способен быстро менять орбиты, маневрировать, может выполнять разведывательные задачи, доставлять и возвращать небольшие грузы.

Вторым по размерам и важности объектом космической инфраструктуры США является -Военно-воздушная база Ванденберг. Здесь расположен объединённый космический командный центр. Это резиденция 14-го авиаполка, 30-го космического авиакрыла, 381-ой тренировочной группы и Западный стартовый и испытательный полигон, на котором производятся запуски спутников для военных и коммерческих организаций, а также проводятся испытания межконтинентальных баллистических ракет, в том числе «Минитмен-3».

Контрольно-тренировочные стрельбы боевыми ракетами, проводятся в основном в юго-западном направлении к атоллам Кваджалейн и Кантон. Общая протяженность оборудованной трассы достигает 10 тыс. км. Запуски ракет осуществляются в южном направлении. Благодаря географическому положению базы вся трасса их полета проходит над безлюдными районами Тихого океана.

16 декабря 1958 года с базы Ванденберг была запущена первая баллистическая ракета «Тор». 28 февраля 1959 года с Ванденберга запустили первый в мире полярно-орбитальный спутник «Дискаверер-1» на ракете-носителе «Тор-Агена». Ванденберг был выбран местом запуска и посадки Спейс шаттлов на западном побережье США.
Для запуска шаттлов были построены технические сооружения, здание сборки и перестроен стартовый комплекс №6 . В дополнение к этому существующая на базе взлётно-посадочная полоса длиной 2590 метров была удлинена до 4580 метров, чтобы облегчить посадку шаттлов. Полное обслуживание и реставрация орбитального аппарата производилась на находящемся здесь же оборудовании. Однако взрыв «Челленджера» повлёк за собой отмену всех полётов шаттлов с Западного побережья.

После заморозки программы шаттлов в Ванденберге, стартовый комплекс №6 очередной раз был переделан для запуска ракет-носителей Delta IV. Первым из космических аппаратов серии Delta IV , стартовавшим с площадки №6, была ракета запущенная 27 июня 2006 года, она вывела на орбиту разведывательный спутник NROL-22.

Запуск ракеты-носителя Delta IV с космодрома Ванденберг

В настоящее время сооружения базы Ванденберг используются для запуска спутников военного назначения, часть из них, например аппарат NROL-28 используется для «борьбы с терроризмом». NROL-28 запущен на высокоэллиптическую орбиту для сбора разведывательной информации о террористических группах на Среднем Востоке; например, датчики на борту таких спутников могут отслеживать передвижения военных транспортных средств по поверхности Земли. Вывод в космос этого спутника осуществлён носителем Atlas V, в котором использовались российские двигатели РД-180.

Для испытаний в рамках программы ПРО используется - Испытательный полигон Рейгана. Площадки для запусков расположены на атолле Кваджелейн и острове Уэйк. Он существует с 1959 года. В 1999 году полигон назван в честь бывшего президента США Рональда Рейгана.

С 2004 года на острове Омелек, входящем в состав полигона, находится стартовая площадка для ракеты-носителя Falcon 1, созданной компанией SpaceX. Всего с острова Омелек было предпринято 4 попытки орбитального запуска.

Первые три закончились неудачно, четвёртая ракета вывела на орбиту массо-габаритный макет спутника. Первый коммерческий запуск произошёл 13 июля 2009 года. Задержка была вызвана проблемами по совместимости ракеты и малазийского спутника RazakSat.
Ракета-носитель лёгкого класса Falcon 1 является частично многоразовой, первая ступень после разделения приводняется и может использоваться повторно.

Космодром «Уоллопс» расположен на территории принадлежащей НАСА, состоит из трёх отдельных участков общей площадью 25 км²: основной базы, центра на материке и острова Уоллопс, где находится стартовый комплекс. Главная база расположена на восточном побережье штата Виргиния. Был основан в 1945 году, первый удачный старт осуществлён 16 февраля 1961 года, когда на околоземную орбиту с помощью ракеты-носителя Scout X-1 был выведен научно-исследовательский спутник «Explorer-9». Имеет несколько стартовых комплексов.

В 1986 г. NASA развернуло на территории полигона контрольно-измерительный комплекс для слежения и управления полетом КА. Несколько РЛС с диаметром антенн 2,4-26 м обеспечивают прием и высокоскоростную передачу поступающей с объектов информации непосредственно их владельцам. Технические возможности комплекса позволяют проводить траекторные измерения объектов, находящихся на удалении 60 тыс. км, с точностью З м по дальности и до 9 см/с по скорости.
За годы существования с территории станции было произведено свыше 15 тыс. запусков ракет различных типов, в последнее время производится около 30 стартов в год.

С 2006 года часть полигона арендуется частной аэрокосмической корпорацией и используется для коммерческих запусков под названием «Среднеатлантический региональный космопорт». В 2013 году с космодрома Уоллопс ракетой-носителем Minotaur-V к Луне был запущен зонд Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer.
Так же здесь осуществляются запуски РН «Антарес» в их первой ступени установлены два кислород-керосиновых ракетных двигателя AJ-26 - разработанная компанией Аэроджет и лицензированная в США модификация двигателя НК-33 для использования на американских ракетах-носителях.

Ракета-носитель «Антарес»

По состоянию на 31 марта 2010 года фирмой «Аэроджет Рокетдайн» было закуплено у СНТК им. Кузнецова около 40 двигателей НК-33 по цене 1 млн. долларов США.

Другим коммерческим космодромом стал Стартовый комплекс Кадьяк- расположенный на одноимённом острове у берегов Аляски. Он создан для запуска лёгких ракет по суборбитальной траектории и вывода малых космических аппаратов на полярную орбиту.
Первый экспериментальный запуск ракеты с космодрома состоялся 5 ноября 1998 года. Первый орбитальный пуск состоялся 29 сентября 2001 года, когда ракета-носитель «Афина-1» вывела на орбиту 4 малых спутника.

Пуск РН «Афина-1» со стартовой площадки на о.Кадьяк. 30.09.2001 г.

Несмотря на «коммерческое» назначение космодрома с него регулярно производятся запуски ракет-носителей «Минотавр». Семейство американских, полностью твердотопливных ракет-носителей «Минотавр» разработана компанией Орбитальная научная корпорация по заказу ВВС США на основе маршевых ступеней МБР «Минитмен» и «Пискипер».

Ракета-носитель «Минотавр»

Согласно законам США запрещающим продажи правительственного оборудования, РН «Минотавр» может использоваться только для запусков правительственных спутников и не доступна для коммерческих заказов. Крайний успешный запуск Minotaur V состоялся 6 сентября 2013 года.
Помимо выведения в космос грузов с помощью ракет-носителей, в США реализуются и другие программы. В частности на орбиту выводились объекты с помощью ракет серии «Пегас», запускаемых с борта самолёта «Старгейзер»- модифицированного Lockheed L-1011.

Система разработана компанией Orbital Sciences Corporation, которая специализируется на оказании коммерческих услуг по доставке объектов в космос.

Другим примером частной инициативы является разработанный компанией Scaled Composites LLC, многоразовый аппарат Space Ship One .

Взлёт осуществляется с помощью специального самолёта White Knight (Белый Рыцарь). Затем происходит отстыковка и Space Ship One поднимается на высоту около 50 км. В космосе Space Ship One находится около трёх минут. Полёты осуществляются с частного аэрокосмического центра «Мохаве» в интересах «космического туризма».

В 2012 году в США осуществлено 13 запусков ракет-носителей. Уступая по этому показателю России в США активно ведутся работы по созданию перспективных ракет-носителей и многоразовых космических аппаратов.

КНР

В настоящее время Китай входит в число пяти ведущих космических держав мира. Успешное освоение космического пространства во многом предопределяется уровнем развития средств запуска спутников, а также космодромов со стартовыми и контрольно-измерительными комплексами. В Китае имеется четыре космодрома (один в стадии строительства).

Космодром Цзюцюань – является первым китайским космодромом и ракетным полигоном, он действует с 1958 года. Космодром расположен на краю Бадань-Цзилиньской пустыни в низовьях реки Хэйхэ в провинции Ганьсу, назван по расположенному в 100 километрах от космодрома городу Цзюцюань. Полигон при космодроме имеет площадь 2800 км².

Космодром «Цзюцюань» часто называют китайским Байконуром. Это самый первый и до 1984 года единственный ракетно-космический полигон страны. Является самым крупным космодромом Китая и единственным, используемым в национальной пилотируемой программе. Также выполняет запуски военных ракет. За период с 1970-1996гг. с космодрома «Цзюцюань» было произведено 28 космических запусков, из них 23 – успешно. На низкие орбиты выводились в основном разведывательные спутники и КА для дистанционного зондирования Земли.

Спутниковый снимок Google Earth: космодром «Цзюцюань»

В 90-е годы у Китая появилась возможность оказывать коммерческие услуги другим государствам по выведению полезных нагрузок на околоземные орбиты. Однако, из-за своего географического положения и ограниченного сектора азимутов пуска космодром Цзюцюань не способен обеспечить широкий спектр таких услуг. Поэтому принято решение сделать этот космический центр главной базой для запуска управляемых космических кораблей.
С этой целью на космодроме «Цзюцюань» в 1999 году построили новый стартовый комплекс и здание для вертикальной сборки новых мощных РН CZ-2F. Это здание позволяет производить сборку одновременно трех-четырех РН с последующей транспортировкой ракет к месту запуска на подвижном стартовом столе в вертикальном положении, как это делается в США с системой Space Shuttle.

На территории действующего стартового комплекса находятся две пусковые установки с башнями наземного питания и общей башней обслуживания. Они обеспечивают запуски РН CZ-2 и CZ-4. Именно отсюда производится запуск пилотируемых кораблей.

Ракета-носитель «Великий поход-2F»

После успешного запуска 15 октября 2003 года - космического корабля «Шэньчжоу», Китай стал 3-й в мире космической державой с пилотируемой космонавтикой.

Ракета-носитель "Великий поход-4"

Для осуществления пилотируемой программы в Китае был создан новый комплекс управления, включающий центр управления (ЦУП) в Пекине, наземные и командно-измерительные пункты. По заявлению космонавта В.В.Рюмина, китайский Центр управления полетами лучше, чем в России и США. Такого центра нет ни в одной стране мира. В главном зале ЦУПа в пять рядов расположены более 100 терминалов представления информации специалистам группы управления, а на торцевой стене – четыре больших экрана отображения, на которые может быть выведено трехмерное синтезированное изображение.

В 1967 году Мао Цзэдун принял решение начать разработку собственной пилотируемой космической программы. Первый китайский космический корабль «Шугуан-1» должен был отправить на орбиту двух космонавтов уже в 1973 году. Специально для него в провинции Сычуань, близ города Сичан, было начато строительство космодрома, известного также как «База 27».

Местоположение стартовой площадки выбиралось по принципу максимальной удаленности от советской границы, к тому же космодром расположен ближе к экватору, что увеличивает забрасываемую на орбиту нагрузку.
После того как в 1972 году финансирование проекта было сокращено, а нескольких ведущих ученых репрессированы в ходе культурной революции проект был закрыт. Строительство космодрома возобновилось спустя десятилетие, закончившись в 1984 году.
Космодром способен производить 10-12 запусков в год.

На космодроме имеется два стартовых комплекса и три пусковые установки.
Первый стартовый комплекс обеспечивает: сборку, предстартовую подготовку и запуск ракет-носителей среднего класса семейства CZ-3 («Великий поход-3»), стартовый масса до: 425 800 кг.

Спутниковый снимок Google Earth: космодром «Сичан»

В настоящее время эксплуатируются ракеты модификации CZ-3B/E. Первый запуск состоялся 14 февраля 1996 года, однако он оказался аварийным. Через 22 секунды после старта ракета упала на деревню, уничтожив находившийся на борту спутник Intelsat 708 и убив несколько крестьян. Девять последующих запусков CZ-3B и два запуска CZ-3B/E были успешными, за исключением одного частично неудачного. В 2009 году ракета-носитель CZ-3B из-за нештатной работы третьей ступени вывела на более низкую от запланированного орбиту индонезийский спутник Palapa-D. Тем не менее, позже спутник смог автоматически скорректировать свою орбиту.

Первый запуск CZ-3B/E состоялся 13 мая 2007 года, тогда на геосинхронную орбиту был выведен телекоммуникационный спутник NigComSat-1. 30 октября 2008 года на орбиту был выведен спутник Venesat-1.

Ракета-носитель "Великий поход-3"

Второй стартовый комплекс имеет две пусковые установки: одна предназначена для запусков РН семейства CZ-2 тяжелого класса, другая – РН CZ-3A, CZ-3B, CZ-3C.
Трёхступенчатая ракета-носитель тяжелого класса CZ-2F («Великий поход-2F»), со стартовой массой до: 464 000 кг, как и многие другие китайские ракеты, является прямым наследником баллистических ракет, которые разрабатывали в Китае. Главное отличие заключается в способности нести большую полезную нагрузку благодаря дополнительным разгонным блокам на первой ступени ракеты-носителя.

На сегодняшний день ракета-носитель этой модификации является самой «грузоподъемной». Она неоднократно выводила на орбиту спутники, а также с её помощью осуществляются пилотируемые полёты.

За годы своего существования космодром «Сичан» уже успешно осуществил более 50 запусков китайских и зарубежных спутников.

Космодром «Тайюань» - расположен в северной провинции Шаньси, близ города Тайюань. Действует с 1988 года.

Площадь его территории составляет 375 кв.км. Он предназначен для запуска КА на полярные и солнечно-синхронные орбиты.

Спутниковый снимок Google Earth: космодром «Тайюань»

С этого космодрома выводятся на орбиту КА дистанционного зондирования, а также метеорологические и разведывательные. На космодроме расположены пусковая установка, башня технического обслуживания и два хранилища жидкого топлива.

Здесь осуществляются запуски РН типа: CZ-4B и CZ-2C/SМ. Ракета носитель CZ-4 построена на базе РН CZ-2C и отличается от неё новой третьей ступенью на долгохранимом топливе.

Четвёртый строящийся космодром «Вэньчан» расположен в районе города Вэньчан на северо-восточном побережье острова Хайнань. Выбор этого места в качестве площадки для строительства нового космодрома обусловлен, прежде всего, двумя факторами: во-первых, близостью к экватору, во-вторых, расположением на берегу моря с удобными бухтами, что облегчает доставку ракет-носителей СZ-5 (Великий Поход-5) тяжелого класса со стартовой массой 643 000 кг, от завода в Тяньцзине. Будущий космический центр по проекту займёт территорию площадью до 30 км2. Первый запуск ракеты-носителя СZ-5 космодрома Вэньчан намечен на 2014 год.

На сегодняшний день Китай демонстрирует высочайшие темпы освоения космического пространства. Объёмы инвестиций и количество научных программ в этой области значительно превосходят показатели России. Для ускорения работ, ежегодно сотни китайских специалистов получают образование в профильных учебных заведениях по всему миру. Не гнушаются китайцы и прямым копированием, так очень многое в китайском пилотируемом корабле «Шэньчжоу» повторяет российский космический корабль «Союз».

Спускаемый аппарат корабля «Шэньчжоу-5»

Вся конструкция корабля и все его системы почти полностью идентичны советским космическим кораблям серии «Союз», а орбитальный модуль построен с использованием технологий использовавшихся в серии советских космических станций «Салют».

Франция

Космодром «Куру» - расположен на побережье Атлантического океана, на полосе, приблизительно, длиной 60 км и шириной 20 км между городками Куру и Синнамари, в 50 км от столицы Французской Гвианы - Кайенны.

Космодром «Куру» расположен очень удачно, всего в 500 км к северу от экватора. Вращение Земли придаёт носителю дополнительную скорость в 460 метров в секунду (1656 км/ч) при траектории запуска в восточном направлении. Это экономит топливо и деньги, а также продлевают активную жизнь спутников.

Запуск ракеты-носителя «Ариан-5»

В 1975 году, когда образовалось Европейское космическое агентство (ESA), французское правительство предложило использовать космодром «Куру» для европейских космических программ. ESA, рассматривая космодром «Куру» как свою составную часть, финансировало модернизацию пусковых площадок «Куру» под программу космических кораблей «Ариан».

Спутниковый снимок Google Earth: космодром «Куру»

На космодроме функционируют четыре пусковых комплекса для РН: тяжелого класса - «Ариан-5», среднего - «Союз», лёгкого - «Вега», и ракет-зондов. В 2012 году с территории космодрома «Куру» было запущено 10 ракет-носителей, что соответствует количеству запусков с Мыса Канаверал.

Запуск ракеты-носителя «Вега»

В 2007 году в рамках российско-французского сотрудничества на космодроме «Куру» были начаты работы по строительству площадок для пуска российских ракет «Союз-2». Первый запуск российской ракеты-носителя Союз-СТБ произведён 21 октября 2011 года. Следующий запуск российской ракеты-носителя класса Союз-СТА состоялся 17 декабря 2011 года. Крайний запуск ракеты-носителя Союз-СТБ с космодрома состоялся 25 июня 2013 года.

Выведение космического аппарата на орбиту

Для выведения КА на орбиту ракета-носитель должна сообщить ему вполне определенную скорость, как по величине, так и по направлению при заданных коорди­натах конца полета. Это обеспечивается программой выведе­ния, полет по которой происходит при воздействии на РН орга­нов управления. Путь, проходимый ракетой-носителем при вы­ведении космического аппарата на орбиту, называют траек­торией полета (рис. 3.14) и характеризуют активным и пассивным участками. Активный участок полета – это полет ступеней ракеты-носителя с работающим двигателем, пассивный участок – полет отработавших ракетных блоков после их отделения от ракеты-носителя. Возможен также полет ракеты-носителя в так называемом импульсном режиме, т. е. с перерывами в работе двигателей.

Рис. 3.14. Траектория ракеты-носителя:

1 - Земля; 2 - вертикальный участок полета; 3 - активный участок полета I ступе­ни;

4 - активный участок полета II ступени; 5 - активный участок полета III ступе­ни;

6 - орбита КА; 7 - пассивный участок полета ракетного блока II ступени;

8- пассивный участок полета ракетного блока I ступени; 9 - местный горизонт;

10 - направление радиуса Земли

Ракета-носитель, стартуя вертикально, выходит затем на криволинейный участок траектории полета, обеспечивающий постепенное уменьшение угла наклона ее оси по отношению к местному горизонту. Для уменьшения потерь скорости ракеты-носителя от аэродинамического сопротивления желательно как можно более быстрое прохождение ею плотных слоев атмосфе­ры и приближение ее траектории полета к горизонтальной только после выхода из этих слоев. В плотных слоях атмосфе­ры РН, как правило, движется по траектории, близкой к траек­тории с нулевой подъемной силой, что обеспечивает снижение нагрузок, вызываемых аэродинамическими силами при больших углах атаки, на ее корпус.

Одним из основных вопросов, связанных с траекторией по­лета, является вопрос ее оптимизации, т. е. определения такой траектории, при движении по которой критерий оптимально­сти (высота орбиты, величина полезного груза и т. д.) дости­гает своего максимального (минимального) значения. В этом случае обычно решают две задачи: первую - определение оптимальной траектории полета ракеты-носителя при извест­ных ее параметрах и вторую - определение параметров РН при известных требованиях к траектории ее полета, т. е. за­дачу оптимального конструирования.

Как правило, ракеты-носители сообщают космическому ап­парату только первую космическую скорость и выводят его или на круговую, или на эллиптическую орбиту. Достижение второй и третьей космических скоростей более выгодно за счет энер­гетики самого КА, стартующего в этом слу­чае с опорной орбиты ИСЗ.

Параметры определяющие конечную скорость ракеты-носителя. В общем случае движение ракеты-носителя характеризуется достаточно сложной системой уравнений (Аппазов Р. Ф., Лавров С, С., Мишин В. П. Баллистика управляемых ракет дальнего действия. М., Наука, 1966,), одно из которых, учитывающее лишь основные силы, действующие на ракету-носитель в полете, можно записать в виде

, (3.1)

где V - скорость ракеты-носителя;

τ - время полета;

Р - тяга двигателя;

X - сила аэродинамического сопротивления;

m - текущая масса РН (масса в данный мо­мент времени);

g - ускорение силы земного тяготения;

θ - угол наклона касательной к траектории полета относи­тельно горизонта.

Для выявления параметров, определяющих конечную ско­рость РН, воспользуемся преобразованиями уравнения (3.1), в соответствии с которыми конечная скорость ракеты-носителя

где ; (3.3)

; (3.4)

– относительная масса РН – безразмерный коэффициент, характеризующий ее текущую массу; m 0 и т –стартовая и текущая массы ракеты-носителя соот­ветственно; – нагрузка на мидель – стартовый вес, приходящийся на единицу площади максимального поперечного сечения РН; S м – площадь миделя; и – удельный импульс ракетного двигателя на уровне море и в пустоте соответственно; – безразмерный коэффициент, характеризующий тяговооруженность РН; P 0 – стартовая (на уровне моря) тяга РН; – скорость напор; V – текущая скорость РН; р 0 – давление атмосферы на уровне моря; ρ и р – текущие плотность и давление атмосферы в точке нахождения РН в данный момент времени; С Х – безразмерный коэффициент силы аэродинамического сопротивления.

Из уравнений (3.2) – (3.5) следует, что конечная скорость ракеты-носителя определяется конструктивно-энергетическими параметрами: относительной конечной массой μ к, удельным импульсом двигателя и , тяговооруженностью РН, характеризуемой величиной ν 0 , аэродинамической компоновкой, характеризуемой значениями Р м и С Х, и параметрами траектории (программой изменения угла θ , изменением скоростного напора q и давления окружающей среды р по времени полета). Относительная конечная масса РН

, (3.6)

где m пг – масса полезного груза; m кон – масса элементов конструкции корпуса РН и ее систем; m то – масса остатков топлива; m гн – масса газов наддува; m 0 – стартовая масса РН.

Величина μ к определяется совершенством конструкции корпуса, агрегатов и систем ракеты-носителя, а также совершенством двигателя и топливной системы, которые определяют величину остатков топлива и конечную массу газов наддува топливных баков. Совершенство конструкции корпуса, агрегатов и систем зависит от искусства конструктора, принятой компоновочной схемы, развития материаловедения и уровня нагрузок, определяемых, степенью оптимизации траектории полета.

Чем меньше величина μ к тем большую скорость развивает РН в конце своего полета.

Удельный импульс двигателя зависит от типа двигательной установки (РДТТ, ЖРД, ЯРД), компонентов топлива (рабочего тела) и уровня развития двигателестроения. Последний характеризуется совершенством конструкции двигателя (наличием или отсутствием непроизводительных потерь компонентов топлива), совершенством процессов сгорания топлива и степенью расширения продуктов сгорания. Чем выше удельный импульс двигателя , тем дольше конечная скорость ракеты-носителя.

Тяговооруженность РН – имеет двойственное влияние на величину конечной скорости. Ее возрастание приводит к уменьшению времени полета и увеличению скорости прохождения плотных слоев атмосферы (увеличению скоростных напоров), уменьшению затрат, энергии на преодо­ление силы земного тяготения и увеличению их на преодоление сил аэродинамического сопротивления. Одновременно возрастают нагрузки, действующие на корпус РН, что обусловливает увеличение ее конечной массы. Сложный характер влияния тяговооруженности ракеты-носителя на величину ее конечной скорости при конкретном проектировании приводит к необходимости совместной оптимизации параметров РН и траектории ее полета.

Влияние аэродинамической компоновки ракеты-носителя на ее конечную скорость определяется нагрузкой на мидель Р м и коэффициентом силы аэродинамического сопротивления С Х, при этом коэффициент С Х является прямым показателем совершенства аэродинамической компоновки, а Р м – косвенным, хотя и более наглядным. Совершенство аэродинамической ком­поновки простых компоновочных схем (моноблочные, без большого количества элементов, выступающих над обводами корпуса, с ограниченным количеством двигателей и т. п.) достаточно хорошо характеризуется величиной Р м, а аэродинамическое совершенство более сложных компоновочных схем – коэффициентом С Х. Аэродинамическое совершенство может характеризоваться безразмерным коэффициентом

где – относительная масса полезного груза при произвольной нагрузке на мидель;

μ пг 10 000 – относительная масса полезного груза при Р м =10 000 кгс/м.

Схемы выведения на орбиту космического аппарата.

Скорость, необходимая для выведения КА на круговую орбиту в центральном поле тяготения Земли, определяется по формуле:

где g = 9,81 м/с2 − ускорение свободного падения; R = 6 371 км − средний радиус Земли; Н − высота орбиты КА над поверхностью Земли.

Значение этой скорости при H=0 называют первой космической скоростью (~ 7 900 м/с). Для низкой круговой орбите H=200 км (базовая орбита) скорость движения КА равна 7 791 м/с, для геостационарной орбиты H=35 809 км – 3 076 м/с.

Для эллиптических орбит конечные скорости V э = 7 900…11 200 м/с. Полет КА по параболе с энергетической точки зрения характеризуется так называемой второй кос­мической скоростью, равной V п ≈ 11 200 м/с, которая по­зволяет преодолеть земное притяжение. Движение по параболе относительно Земли возможно только в случае отсутствия других сил воздействия, кроме силы земного тяготения.

Гиперболические орбиты характеризуются скоростями V г > 11 200 м/с, куда входит и третья космическая скорость (V г ≈ 16 700 м/с) – наименьшая начальная скорость, при ко­торой КА может преодолеть не только земное, но и солнечное притяжение и покинуть Солнечную систему.

Следует учитывать, что за счет вращения Земли РН с КА приобретает некоторую начальную скорость, которая при запуске в восточном направлении составляет: на экваторе – 465 м/с, а на широте российского космодрома Плесецк – 210 м/с.

На практике реализуются различные методы выведения КА на орбиту, каждый из которых влияет на многие параметры, такие как требуемая энергия, программа изменения тяги, параметры ступеней РН, продолжительность выведения, условия видимости участков выведения с определенных пунктов и другие. Однако главным требованием, определяющим выбор типа выведения, остается требование минимизации энергии. Различают три основных типа вывода:

− полностью активный вывод (прямое выведение);

− баллистический вывод;

− эллиптический вывод (с участком движения по перигейной круговой орбите радиуса, равного перигейному расстоянию переходной орбиты или без него).

При прямом выведении имеется лишь один активный участок, параметры движения в конце которого должны совпадать с требуемыми орбитальными параметрами движения КА. Этот тип вывода по сравнению с двумя последующими типами вывода является менее экономичным поскольку с увеличением продолжительности активного участка возрастает расход энергии на преодоление гравитационных сил. По этому методу целесообразно осуществлять выведение КА только на низкие (до 400 км) орбиты. При этом важное значение приобретают вопросы выбора оптимальной программы движения РН, обеспечивающей минимум расхода энергии.

При баллистическом выводе реализуются траектории, подобные траекториям МБР, которые представляют собой дуги эллиптических траекторий в центральном поле тяготения. При этом вершина эллиптической траектории должна касаться орбиты, на которую выводится КА. В вершине траектории КА сообщается дополнительный импульс до требуемой орбитальной скорости (второй активный участок). Данный метод по сравнению с другими обладает следующими свойствами: меньше время полета, прямая видимость во время выведения, более благоприятные условия для спасения отдельных ступеней РН. Граница высот, для которых баллистический тип вывода оказывается более приемлемым с точки зрения расхода энергии составляет около 1 000 км.

При эллиптическом выводе КА вначале выводится на круговую орбиту малой высоты (180…200 км), на которой (сразу или спустя некоторое время) он разгоняется до перигейной скорости переходного эллипса (траектории Гомана), в апогее которого, касающегося заданной орбиты, КА разгоняется до требуемой орбитальной скорости.

Широкое применение в космонавтике находит геостационарная орбита (ГСО), расположенная в плоскости экватора с высотой над поверхностью земли 35 809 км. Наклонение и эксцетриситет этой орбиты равны нулю, движение происходит в восточном направлении с периодом равным суточному вращению Земли (23 ч 56 мин 4 сек).

Наиболее выгодным с энергетической точки зрения является выведение КА на ГСО со стартовых площадок, расположенных на экваторе. Запуск КА на геостационарную орбиту с космодромов России является более сложным, так как требует дополнительного изменения плоскости орбиты КА. Этот энергоемкий маневр осуществляется, как правило, с помощью специальных многократно включаемых ступеней РН – разгонных блоков (РБ). При этом используются способы выведения, включающие в себя пассивные участки и опорные орбиты. Практическое применение в настоящее время для выведения КА на ГСО нашли двух- и трехимпульсные схемы выведения, а также использование для поворота плоскости орбиты гравитационного поля Луны. Разгонные блоки используются также для выведения КА на межпланетные траектории.

При выводе спутника на орбиту ракета-носитель обычно сообщает ему начальную скорость после пересечения плотных слоев атмосферы, на высоте, не меньшей 140 км. В момент, когда достигнута необходимая орбитальная скорость, двигатель последней ступени ракеты-носителя выключается. Далее от этой ступени могут отделяться один или несколько искусственных спутников, предназначенных для разных целей. В момент отделения спутник получает небольшую дополнительную скорость. Поэтому начальные орбиты спутника и последней ступени ракеты-носителя всегда несколько отличаются между собой.

Помимо одного или нескольких спутников с той или иной аппаратурой и последней ступени ракеты-носителя обычно на близкие орбиты выводятся и некоторые детали, например, части носового обтекателя, защищающего спутник при прохождении плотных слоев атмосферы, и т. п.

В принципе начальной точкой движения спутника может быть любая точка его орбиты, но характеристическая скорость РН будет минимальной, если активный участок кончается вблизи перигея. В случае, когда перигей находится вблизи плотных слоев атмосферы, особенно важно, чтобы приобретенная спутником при разгоне скорость не была меньше заданной величины и чтобы ее направление минимально отклонялось от горизонтального (рис. 3.15, а, б). В противном случае спутник войдет в плотные слои атмосферы, не завершив и одного оборота.

Если запланированная орбита расположена достаточно высоко, то небольшие ошибки не грозят гибелью спутнику, но из-за них полученная орбита, даже если не пересечет плотные слои атмосферы, может оказаться непригодной для намеченных научных целей. Участок выведения на орбиту обычно включает в себя один или больше пассивных интервалов. При высоком перигее орбиты, на которую выводится спутник, пассивный участок выведения может иметь более 10 000 км в длину. Траектория выведения, представляющая собой, вообще говоря, пространственную

кривую, расположена вблизи плоскости орбиты спутника. Если запуск производится точно в восточном направлении, то наклонение плоскости орбиты равно широте места запуска. При этом плоскость орбиты касается параллели. Во всех остальных случаях наклонение орбиты может быть только больше широты космодрома (в частности, при запуске в западном направлении, когда плоскость орбиты также касается параллели космодрома, наклонение должно быть больше 90°). Меньше широты места запуска наклонение орбиты может быть только в том случае, если предусмотрен маневр изменения плоскости орбиты уже после вывода на нее.

Способы выведения спутника на орбиту показаны на рис. 3.16.

На активном участке от ракеты-носителя может отделиться спутник еще до выключения последней ступени. После выключения может отделиться второй спутник. Очевидно, орбиты двух спутников будут различны, но их перигейные высоты будут отличаться мало, так как за время дополнительного разгона последняя ступень не могла подняться слишком высоко. Апогеи же могут находиться различных высотах, ибо даже небольшое увеличение начальной скорости резко поднимает апогей.

Отделение двух спутников на активном участке полета последней ступени было впервые произведено 30 января 1964 г. При этом советский спутник «Электрон-1» был выведен на орбиту с высотой перигея 406 км и высотой апогея 7 145 км, а спутник «Электрон-2» - с высотами соответственно 457 км и 68 000 км. Выбор орбит определялся целями запуска - изучением внутренней и внешней части пояса радиации.

В случаях, когда намеченная орбита спутника круговая на большой высоте, или эллиптическая с высоким перигеем, или эллиптическая с низким перигеем, но с апогеем, расположенным в определенной области пространства, может оказаться необходимым предварительный вывод спутника на низкую промежуточную орбиту. При этом требуются дополнительные импульсы, сообщаемые верхней ступенью ракеты или бортовым двигателем спутника.

Предположим, что имея космодром в точке А (рис. 3.17), мы желаем вывести спутник на эллиптическую орбиту с апогеем, расположенным над точкой А. Разогнав спутник до круговой скорости в точке В, мы выведем его на низкую промежуточную орбиту 1. Если теперь сообщить спутнику в точке С приращение скорости, включив двигатель новой ступени или повторно включив предыдущую ступень, то спутник перейдет на эллиптическую орбиту с апогеем), расположенным над А. Подобный прием используется при запусках советских спутников связи типа «Молния», апогей которых должны располагаться на высоте приблизительно 40000 км непременно над северным полушарием (но, конечно, не обязательно над космодромом). Трудность такого запуска в том, что точка С находится вне зоны радиовидимости радиолокационных станций слежения.

Если в апогее эллиптической орбиты сообщить еще одно приращение скорости, то можно перевести спутник на новую орбиту. В частности, если довести скорость в точке D до местной круговой, то спутник перейдет на круговую орбиту 3. Если точка D находится на высоте 35 800 км, то мы получим суточный спутник с орбитальной скоростью 3,08 км/сек, а если вдобавок космодром и а орбита находятся в плоскости экватора, то стационарный. Если же точка А не находится на экваторе, то понадобится в момент пересечения экваториальной плоскости еще одним импульсом исправить положение плоскости орбиты. Положение точки С на промежуточной орбите 1 выбирается с таким расчетом, чтобы стационарный спутник находился над заданной точкой экватора. Обычно вследствие погрешностей в периоде обращения спутника это удается не сразу. Спутник начинает медленно «дрейфовать» на восток или на запад, и необходимы дополнительные коррекции орбиты, чтобы остановить его над заданной точкой, а впоследствии и компенсировать неизбежные возмущения. Наконец, в апогее промежуточной орбиты 2 (не обязательно на высоте 35 800 км) можно превысить с помощью бортового двигателя местную круговую скорость, и тогда точка D станет перигеем новой эллиптической орбиты 4. Таким путем выводятся спутники на эллиптические орбиты с высокими перигеями. В качестве примера можно указать американский спутник связи «Реле-2», запущенный 21 января 1964 г. на орбиту с перигеем на высоте 2 091 км и апогеем на высоте 7 411 км.

Любопытно, что, используя две промежуточные орбиты 1 и 2 (рис. 3.17), можно с помощью одной ракеты-носителя вывести два спутника на одну и ту же круговую орбиту (или почти одну и ту же) так, чтобы они находились одновременно в двух существенно разных точках этой орбиты. Для этого достаточно после вывода одного спутника на орбиту 3 в точке D позволить второму спутнику совершить целое обращение по орбите 2, чтобы при новом приходе в апогей D быть, наконец, выведенным на орбиту 3. Можно так подобрать периоды обращения орбит 2 и 3, чтобы оба спутника оказались друг от друга на заданном расстоянии по дуге орбиты (в принципе даже на концах одного диаметра). Таким путем в США в 1963, 1964, 1965 и 1967 гг. были выведены на круговые орбиты высотой примерно 100 000 км четыре пары спутников-инспекторов «Вела-Хоутел» (для обнаружения ядерных взрывов в космосе), причем один спутник в паре опережал на 130 - 140° другой. При всех запусках на промежуточной орбите 2 оставался еще и третий, научный спутник.

Процесс выведения ИСЗ на стационарную орбиту (рис. 3.18) поэтапно можно представить следующим образом (рис. 3.18, а):

– запуск со стартовой позиции, находящейся вблизи от экватора, в восточном направлении на орбиту ожидания высотой 185...250 км;

– в момент пересечения экваториальной плоскости перевод спутника с орбиты ожидания на промежуточную орбиту, апогей которой совпадает с высотой синхронной орбиты;

– проведение необходимых манёвров по ориентации на промежуточной орбите для подготовки к включению апогейного двигателя;

– после совершения нескольких витков по переходной орбите переход с помощью апогейного двигателя на орбиту близкую к круговой;

– точный перевод ИСЗ в точку над заданной долготой и коррекция его периода обращения и эксцентриситета орбиты; перевод ИСЗ (если требуется) из режима стабилизации вращением в режим стабилизации по трем осям и развертывание солнечных батарей;

– периодическая коррекция параметров орбиты для обеспечения нахождения ИСЗ над заданной точкой земной поверхности.

Возможно выведения ИСЗ на орбиту по схеме, представленной на рис. 3.18, б.

5 мая 2014 в 13:03

Безракетный космический запуск

• Космонавтика

Введение

Доброго времени суток уважаемые хабражители! Производство и эксплуатация ракет-носителей довольно дорогое и опасное занятие. В связи с этим высока и стоимость запуска полезного груза на орбиту. В этой статье мы рассмотрим альтернативные (безракетные) способы выведения космических аппаратов в космос. Если я вас заинтересовал, добро пожаловать под кат.

Космический лифт

Это уже можно назвать классикой жанра - подобная концепция описывалась не в одном научно-фантастическом фильме. Впервые подобную идею высказал К.Э.Циолковский в 1895 году. Космический лифт состоит из трех основных частей: основание, трос и противовес.

Основание представляет собой место на поверхности планеты, где прикреплен трос и начинается подъем груза. Оно может быть как подвижным (например быть размещенным на океанском судне), так и не подвижным. Преимущество подвижного основания вполне очевидно - есть возможность уходить от ураганов и бурь, которые могут повредить трос.

Трос представляет собой очень тонкую нить (относительно своей длины конечно же) из сверхпрочного материала, проведенную за геостационарную орбиту и удерживаемый в таком положении за счет центробежной силы. В настоящее время не представляется возможным создание подобного материала, однако согласно теории, подобным материалом могут стать углеродные нанотрубки. Увы, до их производства в промышленных масштабах еще очень далеко. Прочность космического троса должна быть порядка 65-120 гигапаскалей, в зависимости от высоты (для сравнения, прочность стали не превышает 1 ГПа).

Противовес служит для того, чтобы трос всегда находился в состоянии натяжения. Им может служить любой массивный объект, будь то астероид или космическая база (что более привлекательно). Противовес находится значительно выше геостационарной орбиты, следовательно при разрыве троса он вполне может улететь на околосолнечную орбиту. Поэтому если им будет служить космическая станция, то ее необходимо снабжать собственной двигательной установкой.

Грузы на орбиту поднимаются специальным подъемником (а может быть даже не одним), и согласно расчетам ученых, путь из конца в конец должен занять около 7 суток. Не быстро конечно, но зато очень дешево. В конце концов это гораздо быстрее, чем запуск с помощью ракет, подготовка которых занимает долгие месяцы. Само собой проект такого масштаба должен быть международным, ведь ни одно государство не осилит его в одиночку. А это в свою очередь вызывает целый ряд проблем и вопросов. Во-первых, на какой территории размещать подобное сооружение? Ведь из-за его исполинских размеров, не избежать нарушения воздушного пространства нескольких государств. Во-вторых, космический лифт необходимо защитить от террористических актов и военных конфликтов.

Плюсы:

• Относительная дешевизна доставки грузов на геостационарную орбиту
• Значительная экономия средств при запуске межпланетных космических аппаратов
• Возможность реализации недорогих космических экскурсий
• В отличии от ракет, в атмосферу не выбрасывается никаких токсичных веществ

Минусы:

• Сложность реализации
• Высокие затраты на строительство
• Необходимость решения многих юридических и правовых вопросов

Орбитальный самолет

Менее фантастическая и уже достаточно осуществимая идея безракетного космического запуска. Под орбитальным самолетом я подразумеваю именно космолет, выводимый на орбиту исключительно с помощью собственных двигателей. Особенность подобных аппаратов заключается в том, что они могут взлетать и совершать посадку как обычные самолеты.

Вообще, идея космических самолетов не нова и уходит корнями в середину XX века. Первым детальным проектом автоматического космолета был нереализованный проект Зенгера, по созданию суборбитального боевого самолета-бомбардировщика «Зильберфогель» в Нацисткой Германии. Теоретическая высота полета должна была составлять 260 километров, что непременно выше Линии Кармана (100 км), официальной границы космоса.

Модель Silbervogel

Из-за высокой сложности двигательной и конструкционной технологий, ни один из проектов орбитальных самолетов так и не был реализован. В настоящее время компанией Reaction Engines ведется разработка многоразового одноступенчатого автоматического космолета Skylon. Отмечу, что он на начальном этапе будет взлетать как обычный самолет, и достигнув скорости в 5,5 Маха и высоты 26 км, переходить на питание кислородом из собственных баков. По оценкам экспертов, Skylon должен снизить затраты на доставку грузов в 15-20 раз.

Космолет Skylon. Находится на начальном этапе разработки.

Плюсы:

• Отсутствие необходимости в специальных стартовых сооружениях, подойдут обычные аэродромы
• В отличии от космического лифта, имеется возможность выбора высоты орбиты
• Практическая осуществимость в ближайшие десятилетия

Минусы:

• Необходимость создания более совершенных многоразовых двигателей
• Большой расход топлива

Человечество активно осваивает ближний и дальний космос. Обслуживание Международной космической станции, функционирование спутниковой системы навигации, орбитальные и межпланетные научно-исследовательские программы - все это требует регулярных запусков космических аппаратов. На сегодняшний день в мире несколько стран, имеющих собственные площадки для запусков. Крупнейшие из них: Россия, США, ЕС, Китай, Индия, Бразилия, Япония и Иран. Но все ли страны находятся в одинаковых «стартовых» условиях?

Оказывается, нет. И речь идет не о разных материальных и технических возможностях космических держав. Все дело в географическом расположении точки запуска. Интересно, что самое выгодное место для пуска ракет, с точки зрения экономии топлива и веса полезного груза, находится на экваторе Земли. Ракета, стартующая на 0 широте или в максимальной близости к ней, наиболее полно использует энергию вращения нашей планеты вокруг своей оси. Можно сказать, что создается эффект «попутного ветра», когда к скорости ракеты добавляется скорость вращения планеты. Этот эффект уменьшается при продвижении на север или юг от экватора. По подсчетам специалистов, ракета, стартующая с экватора, экономит до 10% топлива по сравнению с ракетами, запущенными в средних широтах. В сравнении с более высокими широтами этот показатель еще выше. А если требуется меньше топлива, то освободившееся место можно занять полезным грузом. Получается, что старты с экватора не только экономят средства, но и увеличивают грузоподъемность ракеты.

Другим немаловажным фактом, влияющим на выбор местоположения для строительства будущего космодрома, является подходящая территория, на которую будут падать отделяющиеся ступени ракет-носителей. Ракеты запускаются в восточном направлении, а отделяющиеся части в несколько этапов приземляются на расстоянии от 300 до 2000 километров от космодромов. Это довольно щекотливый момент, связанный с загрязнением окружающей среды и с безопасностью проживающего там населения. Поэтому самым удобным местом считается точка, при запуске с которой ступени ракеты будут падать в океан. Другим приемлемым вариантом при отсутствии океана является собственная территория суши, главное, чтобы не соседнее государство.

Одной из наиболее удобных площадок для запусков по этим параметрам считается космодром Куру, с координатами 5°14′21″ северной широты. Он расположен во французской колонии Гвиане, на восточном побережье Южной Америки, в непосредственной близости к экватору, а к востоку от него простирается бескрайний Атлантический океан, хранящий в себе отделяющиеся части ракет. В основном оттуда запускают свои ракеты Европейское Космическое Агентство и Франция. Недалеко от него, также на побережье, расположен бразильский космодром Алкантара с координатами 2°21′54″ южной широты. А вот американский космодром Мыс Канаверал расположен уже на некотором удалении от экватора, его координаты 28°29′20″ северной широты. У США есть еще 5 космодромов, самый удобный из которых расположен на Маршалловых островах в Тихом океане с координатами 8°59′58″ северной широты.

Довольно интересно расположение итальянского космодрома Сан-Марко. Эта европейская страна оборудовала для себя космодром на двух соединенных нефтяных платформах у восточных берегов Африки, в заливе Формоза. Это территориальные воды Кении. Все эти сложности и удаленность от Италии с лихвой компенсируются выгодным расположением: всего 2°56′27″ южной широты и бескрайний океан на востоке. Хорошими позициями обладает также индийский космодром Шрихарикота, расположенный на 13°43′12″ северной широты и океаническом побережье. Китай, Иран и Япония обладают средними позициями с точки зрения географического преимущества.

А вот кому приходится тяжелее всех при выводе ракет на орбиту, так это России, стартовые площадки которой имеют одни из худших позиций ввиду ее северного местоположения. Ближайший к экватору космодром, с которого Россия осуществляет регулярные запуски, это Байконур с координатами 45°57′58″ северной широты. Расположен он на территории Казахстана, а отработанные ступени приземляются на территории Казахстана и России. Новый космодром Восточный в Амурской области еще севернее и находится на 51°53′04″ северной широты, правда ступени частично будут падать в море. А вот российский космодром Плесецк является самым северным в мире и расположен на 62°57′36″ северной широты.

Конечно, когда дело доходит до выбора места расположения нового полигона, во внимание берутся не только факторы географического удобства, но и безопасность будущего объекта, инфраструктура региона, а также ряд других параметров. Но сегодня, когда космические запуски приобретают массовый характер, игроки на рынке коммерческих космических запусков и государственные корпорации ищут пути наиболее дешевых и удобных площадок, перемещаясь в океан и к экватору.