ПЕРВЫЕ ПОЛЕТЫ В КОСМОС
Первые искусственные спутники Земли, животные, которые побывали в космическом пространстве в научно-исследовательских целях до полета Человека в Космос.Первые полеты в Космос
Первые искусственные спутники Земли
7 августа 1957 года Телеграфное агентство Советского Союза передало сообщение о запуске в СССР первой в мире межконтинентальной баллистической ракеты. Многие не придали этому известию особого значения, но ракетчики понимали, что этим было положено начало штурму Космоса. Уже спустя два месяца, четвертого октября 1957 года в 22 часа 28 мин. ракета с простейшим спутником на борту стартовала и, впервые в мире на околоземную орбиту был выведен спутник, в виде шара диаметром 580 мм, весом 83,6 кг. Это был триумф мысли человека, его труда. Приоритет принадлежал Советскому Союзу. На спутнике были установлены 4 антенны длиной до 3 м.
Искусственный Земли (ИСЗ) — , вращающийся вокруг по . Для движения по орбите вокруг Земли аппарат должен иметь начальную скорость равную, или немного большую . Полёты ИСЗ выполняются на высотах до нескольких сотен тысяч километров. Нижнюю границу высоты полёта ИСЗ обуславливает необходимость избежания процесса быстрого торможения в . Период обращения по орбите в зависимости от средней высоты полёта может составлять от полутора часов до нескольких суток. Особое значение имеют спутники на , период обращения которых строго равен суткам и поэтому для наземного наблюдателя они на небосклоне, что позволяет избавиться от поворотных устройств в .Искусственные спутники Земли широко используются для научных исследований и прикладных задач, в образовании и хобби — спутники.
Сообщение о советском спутнике молниеносно достигло всех уголков Земного шара. Полет спутника был зарегистрирован многими обсерваториями. За ним наблюдали десятки тысяч людей на всех континентах. Октябрь 1957 года навсегда вошел в историю земной цивилизации как дата осуществления вековой мечты человечества о полетах в космическое пространство.
Даже с позиций сегодняшнего дня, когда достижения космонавтики более весомы и плоды космических исследований уже хорошо ощутимы, запуск первого спутника Земли по-прежнему воспринимается как эпохальное событие.
Сигналы радиопередатчиков спутника на двух частотах в виде телеграфных посылок средней длительностью 0,3 с оповестили всему миру с высоты, достигавшей в апогее 947 км, о первом прорыве в космос. Спутник просуществовал как космическое тело 92 суток, совершив 1400 оборотов вокруг пославшей его Земли, пройдя при этом путь около 60 млн км по орбите, наклоненной к плоскости экватора на 65,1 градуса. С помощью установленных на спутнике приборов впервые были определены плотность верхней атмосферы Земли, получены данные о распространении радиосигналов в ионосфере. А главное – была проверена эффективность основных технических решений, связанных с созданием искусственных спутников, выведением их на орбиту и обеспечением их функционирования в космосе. Официально спутник именовался ПС-1, т. е. “простейший спутник - один”.
Через месяц, 3 ноября 1957 года, в СССР был запущен второй, и на этот раз биологический спутник Земли. Как по массе, так и по оснащённости научной аппаратурой он превосходил первый. Спутник представлял собой последнюю ступень ракеты-носителя, на которой в нескольких контейнерах размещались научные измерительные приборы. В отдельной герметичной кабине находилось подопытное животное – собака Лайка. Общая масса аппаратуры, животного и источников электропитания составляла 508,3 кг. На спутнике имелись два радиопередатчика, телеметрическая система, программное устройство, приборы для исследования солнечных и космических лучей. Специальные системы регенерации и терморегулирования поддерживали в кабине условия, необходимые для существования животного.
Спутник вышел на орбиту с высотой апогея 1670 км при наклонении к экватору 65 градусов. Длительность его пребывания в космосе составила 160 суток. Он совершил 2370 оборотов вокруг Земли, пройдя путь свыше 100 млн км.
А что же было с Лайкой? Ее жизнь была принесена на алтарь науки.
Лайка стала первым животным, выведенным на . Была запущена в космос на корабле «» с нового Тюратам (). На тот момент Лайке было около двух лет, и вес — около 6 килограммов. Возвращение Лайки на Землю было ещё технически невозможно. Собака погибла во время полёта — через 5—7 часов после старта. Она умерла от и перегрева, хотя предполагалось, что она проживёт около недели.Перед полётом Лайке сделали операцию, в ходе которой установили датчики дыхания на рёбра и датчик пульса около сонной артерии. В течение последнего этапа собак тренировали длительное время в макете контейнера. Когда Лайка была уже на , её сажали на несколько часов в кабину, где она привыкала к кормушке, ношению датчиков, комбинезона, ассенизационному устройству и нахождению в замкнутом пространстве. Лайки крепился к контейнеру маленькими тросиками. Их длина позволяла принимать Лайке лежачее, сидячее положение, а также немного передвигаться назад—вперёд. В нижней трети тросиков стояли контактно-реостатные датчики, назначением которых была регистрация двигательной активности.Телеметрические данные показывали, что после действий перегрузок, когда уже Лайка оказалась в , частота пульса восстановилась до почти нормальных значений, двигательная активность стала умеренной, движения — непродолжительные и плавные. Но времени для нормализации пульса понадобилось в 3 раза больше, чем в наземных экспериментах. не показала никаких патологических изменений.Лайка была жива в течение 4 витков вокруг . Из-за ошибки расчёта площади спутника и отсутствия системы терморегулирования температура за это время поднялась до 40 C. умерла от перегрева. Спутник сгорел в .
Третий советский спутник массой 1327 кг, выведенный на орбиту 15 мая 1958 года, представлял собой настоящую лабораторию в космосе. На нем были установлены 12 научных приборов, многоканальная телеметрическая система с запоминающим устройством, радиоаппаратура для точных измерений орбиты, радиопередатчик “Маяк”, система терморегулирования, программно-временное устройство и другое бортовое оборудование. Длина спутника составляла 3,57 м, масса научной и измерительной аппаратуры с источником питания - 968 кг, высота апогея достигла 1881 км, наклонение плоскости орбиты 65 градусов. Спутник просуществовал на орбите 691 сутки, пролетев за это время около 450 млн км и совершив 10037 оборотов вокруг Земли. С его помощью была проведена широкая программа исследований околоземного космического пространства (измерялось давление, определялся состав верхней атмосферы, концентрация заряженных частиц, космических лучей, метеорных частиц, изучались магнитное и электрическое поля и др.). с его помощью была установлена внешняя зона радиационного поля Земли.
Сегодня ИСЗ запускаются более чем 40 различными странами (а также отдельными компаниями) с помощью как , так и предоставляемых в качестве пусковых услуг другими странами и межгосударственными и частными организациями. Первый в мире ИСЗ запущен в (). Второй страной стали (, вес – 8 кг). Следующие страны — , , — запустили свои первые ИСЗ в 1962, 1962, 1964 гг. соответственно на американских РН. Третьей страной, выведшей первый ИСЗ на своей РН, стала (). и обзавелись первыми ИСЗ в и гг. соответственно также с помощью РН США. На своих РН запустили свои первые ИСЗ , , в , , гг. Ряд стран — , , , а также (межгосударственная организация , ныне ) — запустили свои первые ИСЗ на иностранных носителях, прежде чем создали свои РН. Первые ИСЗ многих стран были разработаны и закуплены в других странах (США, СССР, Китае и др.).
Животные в Космосе
Животные в космосе — животные, в научно-исследовательских целях посылаемые в на космических кораблях. До полета человека в космос () полёты животных имели цель проверить, могут ли будущие космонавты выжить после полёта, и если да, то как полёт может сказаться на их здоровье. В эпоху пилотируемой космонавтики животных посылают в космос для изучения различного рода биологических процессов, эффектов микрогравитации и в других целях.
Исследования космического пространства, выполненные искусственными спутниками Земли и автоматическими межпланетными станциями, позволили ученым и конструкторам получить представление о физических процессах, происходящих в космосе. Стало ясно, что эта среда не благоприятна для человека. Холод в тени Земли, жара в лучах Солнца, космические вакуум и радиация, перегрузки при взлете и посадке, невесомость во время полета на околоземной орбите – вот далеко неполный перечень тех условий, с которыми придется столкнуться человеку, покидающему предел земного притяжения.
Ученые тщательно, шаг за шагом изучали условия космического полета человека, исследовали влияние космической среды как на живой организм, так и на конструкцию средства его передвижения. Еще до запуска первого искусственного спутника Земли, с 1951 года в Советском Союзе проводились биологические исследования с помощью ракет, поднимающихся на большие высоты. Было проведено несколько десятков экспериментов, в которых животные, размещенные в контейнерах ракет, совершали подъем на высоту порядка 450 км от поверхности Земли. Однако ни во время кратковременных, ни во время длительных полетов в организме животных после возвращения на Землю не обнаружили каких-либо серьезных изменений в физиологических функциях.
В СССР было проведено три серии таких экспериментов. В качестве биологического объекта использовали собак, физиология которых хорошо изучена.
Собаки
Преимущества использования собак
Для экспериментальных запусков с целью подтверждения безопасности космических полётов предлагались , и . Рассматривался вариант запусков и с , но выбор пал на , так как они лучше поддаются и более спокойны, чем . Однако, маленькие породистые не годились для полёта, чаще всего они были изнежены, слишком требовательны к пище и недостаточно выносливы. Поэтому отбирали из питомника бездомных животных. По рекомендациям специалистов по кино-, фото- и телеаппаратуре решено было отбирать белых собак, потому что белые лучше выглядели в кадре. Затем их отбирали по результатам тренировок в , на и .
В Советском Союзе уже был накоплен серьёзный опыт использования собак, как подопытных животных. — российский (а впоследствии и советский) учёный-, создатель науки о , в своих исследованиях использовал именно их. Для полёта в космос использовали . Именно эти животные к моменту испытаний уже прошли естественный отбор в условиях улицы и бродячего образа жизни. По сравнению с домашними и породистыми собаками, у были отмечены крепкое здоровье, смекалка, неприхотливость в еде, лояльное отношение к человеку. Подопытные собаки прошли все необходимые виды испытаний, которые проводили учёные. Их приучали длительно находиться в замкнутом пространстве, переносить сильные перегрузки и вибрации, не пугаться громких и непонятных звуков, уметь находиться в тесном экспериментальном снаряжении, позволяя записывать получаемые данные с закреплённых на теле . Собак отбирали по особым параметрам, диктуемым особенностью исследовательского оборудования и размерами пассажирских кабин ракет. Требовались животные не тяжелее 6 кг и ростом не выше 35 см. Для правильного расположения датчиков более всего подходили короткошёрстные собаки. Их отправляли в полёты попарно, чтобы исключить возможность индивидуальной реакции и получить более объективные результаты. Исследования полётов собак в верхние слои и в были тщательно засекречены. Конструкторы, учёные и, иногда, даже собаки были под псевдонимами. В связи с этим иногда в кличках собак в разных источниках информации возникало несоответствие. У одной собаки могло быть несколько разных кличек.
Животных и необходимую физическую аппаратуру помещали в герметичной головной части ракеты. В первой серии экспериментов животных запускали на высоту 100 км. Максимальная скорость полета составляла 4212 м/с, перегрузка превышала 5,5.единиц, в состоянии невесомости они пребывали 5 мин. На 188-й секунде полета происходило отделение головной части ракеты от ее корпуса. На заключительном этапе полета с высоты 6-8 км животные в герметичной кабине на парашюте спускались на Землю.
Во второй серии экспериментов животные совершали полет в вентилируемом скафандре, который укреплялся на выдвижном лотке и вставлялся во внутреннюю часть специальной тележки, с помощью которой обеспечивалось катапультирование животных из кабины ракеты. На тележке крепилась парашютная система, которая предназначалась для спасения животных после катапультирования. В отсеке головной части ракеты имелось по две катапультируемые тележки. Ракеты поднимались на высоту 110 км. При скорости 565 - 728 м/с происходило катапультирование животного, находящегося на правой тележке, а при скорости 1020 - 1150 м/с - на левой тележке.
Во время активного движения ракеты поперечная перегрузка превышала 5 единиц, а при вхождении в плотные слои атмосферы наблюдалось ее уменьшение до 1 - 1,2 единицы. Действие динамической невесомости длилось около 3,7 мин.
Физиологические исследования были проведены на двенадцати собаках, причем 6 из них летали по два раза.
В третьей серии экспериментов полеты животных совершались посредством баллистических ракет на высоту 212 и 450 км. С помощью индивидуальной одежды животных фиксировали в специальном лотке и помещали в герметичные кабины попарно.
При запуске ракет на высоту 212 км максимальная скорость на восходящей траектории полета составляла 1,72, на нисходящей - 1,75 км/с. Головная часть отделялась от ракеты в верхней точке траектории полета. На высоте 4 км открывался тормозной парашют головной части, а на высоте 2 км вводилась в действие основная парашютная система.
На активном участке полета перегрузки плавно нарастали от 1 до 6 единиц, после чего наступал период динамической невесомости, длящийся 360 - 370 с. При торможении герметичной кабины вновь возникали значительные по величине перегрузки продолжительностью 35 - 40 с.
Третья серия экспериментов была проведена на четырнадцати собаках. Некоторых животных посылали в полет по два и три раза. При запуске ракет на высоту 450 км на активном участке полета перегрузки были несколько больше, чем при полете ракет на высоту 212 км, а период невесомости достигал 9 - 10 мин.
Анализ результатов всех трех серий показал, что на активном участке полета при действии на животных перегрузок, направленных от спины к груди, частота дыхательных движений у большинства из них возрастала, а в период невесомости снижалась до исходного уровня. На активном участке полета и во время торможения головной части ракеты пульс у большинства собак учащался до 220 - 270 ударов в минуту.
Электрокардиограммы подопытных животных каких-либо патологических изменений в полете со стороны проводимости, возбудимости и автоматизма сердечной мышцы не имели.
Таким образом, полученные данные, подтвердили возможность полета человека в космическое пространство. Хотя эти эксперименты были лишь началом системного изучения влияния космической среды и факторов полета на живой организм.
Настал черед биологических исследований на спутниках, т.е. изучения комплексного влияния на живой организм перегрузок, состояния невесомости и космической радиации. Первым живым биологическим объектом в космосе, как указывалось выше, стала собака Лайка, совершившая полет на втором спутнике Земли. Контейнер, в котором размещалась собака, был оборудован необходимыми системами, обеспечивающими пребывание ее в космосе. Сведения о состоянии животного во время полета, переданные на Землю по радиотелеметрическим каналам, были чрезвычайно ценными.
После серии биологических экспериментов по доставке животных в космос и возвращению на Землю отдельных из них приступили к созданию космического корабля, системы которого могли обеспечить жизнедеятельность человека в условиях полета на орбите спутника нашей планеты. Для этого потребовалось решать проблемы медико-биологического, конструкторского и полетного характера.
Дезик и Цыган стали первыми живыми существами, впервые в истории осуществившими полёт на баллистической ракете в верхние слои атмосферы до условной границы с космосом. Старт ракеты Р-1В (В-1В) с собаками на борту состоялся 22 июля 1951 года на полигоне Капустин Яр в 4:00 утра. Весь полёт до приземления продолжался около 20 минут. Контейнер с собаками благополучно приземлился в 20 км от места старта. Никаких физиологических изменений или отклонений у них обнаружено не было. Дезик и Цыган благополучно перенесли перегрузки и невесомость. Только Цыган получил незначительную травму при приземлении — он оцарапал кожу на животе. Больше он не участвовал в полётах. Цыгана забрал к себе домой председатель Государственной Комиссии по организации исследований на геофизических ракетах академик А. А. Благонравов.
19 августа 1960 года собаки Белка и Стрелка стали первыми живыми существами, совершившими суточный орбитальный полёт и благополучно вернувшимися обратно. За это время корабль совершил 17 полных оборотов вокруг Земли. Через некоторое время после приземления Стрелка принесла здоровое потомство — шесть , один из которых был отправлен в подарок жене Жаклин Кеннеди.
Основной целью эксперимента по запуску второго космического корабля-спутника, названного «Спутник-5» (пятый космический аппарат серии «»), было исследование влияния факторов космического полёта на организм животных и других биологических объектов (, длительная , переход от перегрузок к невесомости и обратно), изучение действия на животные и растительные организмы, на состояние их жизнедеятельности и , отработка систем, обеспечивающих жизнедеятельность человека, безопасность полёта и благополучное возвращение на Землю. Также было проведено несколько медико-биологических экспериментов и научных исследований космического пространства. Белка и Стрелка являлись дублёрами собак Чайки и Лисички , которые погибли в катастрофе такого же корабля при неудачном старте . На 19-й секунде полёта у ракеты-носителя разрушился боковой блок первой ступени, в результате чего она упала и взорвалась.
Эксперимент суточного орбитального полёта Белки и Стрелки на втором космическом корабле-спутнике являлся существенным вкладом в изучение и освоение космического пространства. Объём проведённых исследований и характер решаемых при этом задач позволили сделать выводы о возможности человека совершить орбитальный полёт вокруг Земли. Во время полёта Белки и Стрелки и, согласно результатам, полученным после него, учёными были получены уникальные научные данные о влиянии факторов космического полёта на физиологические, , и системы животных (в том числе и ) и .
У Белки и Стрелки после орбитального полёта биохимические исследования показали, что суточный полёт вызвал у них реакцию типа «стресс», но на Земле эти отклонения быстро возвратились к исходным значениям. Было сделано заключение о временности данной реакции во время полёта. Заметных изменений в обмене веществ также не было обнаружено. Учёных насторожили некоторые особенности физиологического состояния собаки Белки, которая после четвёртого витка стала крайне беспокойной, билась и пыталась освободиться от элементов крепления. Собака лаяла, было отчётливо видно, что она плохо себя чувствует, хотя её попутчица Стрелка весь полёт провела спокойно. Никаких отклонений в проведённых послеполётных анализах у собак не наблюдалось. Были сделаны выводы, что необходимо осторожно подходить к вопросам планирования предстоящего полёта человека в космос. На основании этого было принято решение ограничить полёт первого человека в космос минимальным количеством витков. Так что Белка фактически предопределила одновитковый полёт первого космонавта .
25 марта 1961 года состоялся полёт собаки Удача, которой первый космонавт перед стартом дал имя Звёздочка . Одновитковый полёт на корабле «Восток ЗКА № 2» прошёл успешно. Вместе с собакой летал и манекен «Иван Иванович» . Попутно была испытана фоторазведывательная аппаратура над объектами в и . До полёта в космос первого человека оставалось всего 18 дней.
Обезьяны
Наиболее близкие к человеку по физиологии обезьяны многократно запускались в суборбитальные и орбитальные полёты как до, так и после первого полёта в космос человека. запускали обезьяну в космос первоначально между 1948—1961 и по одному полёту в 1969 и в 1985 годах. В суборбитальные полёты запускали обезьян в 1967 году, в 1969—1970 годах, с 2011 года. и запускали обезьян между 1983 и 1996 годами. Всего в космос летали 32 обезьяны; у каждой было только по одной миссии. Были использованы обезьяны из нескольких видов, в том числе (большинство), и , а также . В рамках в США летали и .
Кошки
Кошки запускались в космос только . Франция запустила в околоземное пространство ракету с кошкой на борту. В подготовке к этому полёту принимало участие двенадцать животных, главным кандидатом на полёт был кот Феликс. Он прошёл интенсивную подготовку и был утверждён на полёт. Однако незадолго до запуска кот сбежал, и его срочно заменили Фелисеттой. Запуск ракеты с «астрокошкой» (как позже прозвали Фелисетт газеты) был произведён с полигона в пустыне . Она достигла высоты 200 километров, где капсула с кошкой отделилась и на парашюте спустилась на землю. Эксперимент прошел благополучно, кошку извлекли из капсулы живой и невредимой. О её жизни после знаменательного полёта, ничего не известно. Вторая попытка запуска того же года была по некоторым данным орбитальной и неудачной — возвращаемая капсула не отработала расчётную команду на спуск и вернулась на Землю спустя 2 суток, когда не называемое по имени животное было уже мертво, что очень расстроило учёных.
Черепахи
В рамках «лунной программы » летно-конструкторские испытания предусматривали изучить, как перегрузки повлияют на живые организмы. Успешный запуск корабля 7К-Л1 № 9 был осуществлен г. На борту космического корабля, названного в печати «», находились живые объекты: две , , , с бутонами, в культуре, семена высших растений — , , , водоросль на различных питательных средах, разные виды лизогенных бактерий и т. д.
1968 года спускаемый аппарат «Зонда-5» вошёл по баллистической траектории в атмосферу Земли и приводнился в акватории Индийского океана. Когда моряки с советского корабля готовили спускаемый аппарат к подъёму на палубу — они услышали, что внутри аппарата что-то шуршит, а потом последовал звук удара. Опять шуршание и опять удар… Предположили, что на аппарате, очевидно, установлен самоликвидатор. Работы были приостановлены до тех пор, пока не связались с учёными, работавшими с «Зондом-5». От них моряки узнали, что шуршат черепахи, которые помещены как подопытные животные в испытательный отсек. Спускаемый аппарат был поднят на борт советского экспедиционного океанографического судна «Василий Головин» и 1968 года доставлен в , откуда самолётом отправлен в Москву. Черепах извлекли из спускаемого аппарата уже в Москве, в цеху ЦКБЭМ, и передали их в распоряжение учёных. Полёт был перенесён черепахами нормально, но по некоторым данным у одной из них из-за перегрузки, достигавшей при приземлении 20 единиц, вылез из орбиты глаз.
После возвращения на Землю черепахи были активными — много двигались, с аппетитом ели. За время эксперимента они потеряли в весе около 10%. Исследование крови не выявило каких-либо существенных отличий у этих животных, по сравнению с контрольными. «Зонд-5» впервые в мире совершил облёт Луны и через 7 суток после старта вернулся к Земле, войдя в атмосферу со второй космической скоростью.