Jak doszło do „podboju” Kosmosu przez człowieka

Jak doszło do „podboju” Kosmosu przez człowieka

Człowiek od wieków myślał o oderwaniu się od Ziemi i pożeglowaniu w kosmos. Technicznym warunkiem realizacji tych zamierzeń było wynalezienie silnika odpowiedniej mocy, wystarczającej do oderwania się od strefy przyciągania Ziemi. Tym silnikiem okazała się rakieta, zaś elektronika pozwoliła rozwiązać problemy komunikacji, kontroli lotu i sterowania. Myśl o przyszłych podróżach człowieka w przestrzenie międzyplanetarne pociągała wyobraźnię ludzką od niepamiętnych czasów, ale jeszcze przed startem radzieckiego Sputnika 1 (4. 10. 1957 r.) nieliczni tylko wierzyli w realność tych zamierzeń, przynajmniej w przyszłości dającej się wówczas przewidzieć. Od chwili startu pierwszego satelity wystarczyło czterech lat, by pierwszy człowiek poszybował w kosmos. Od początku tak zwanej ery kosmicznej było jasne, ze dopiero loty załogowe mogą rozwiązać wiele problemów naukowych z różnych dziedzin nauki i techniki, związanych z kosmosem. Mówiono wówczas, ze oto przed ludzkością otwarta została droga wzbogacenia naszej wiedzy o wszechświecie. Pilot w statku kosmicznym mógł nie tylko prowadzić samodzielnie prace naukowe, ale być też w stałym kontakcie z centrum na Ziemi. Mógł tez sterować swoim statkiem, jak równie ż przeprowadzać naprawy sprzętu. Loty te poprzedzone były setkami lotów satelitów naukowych badających warunki fizyczne panujące w kosmosie. Trzeba było również zbadać zachowanie się aparatury i materiałów w warunkach ekstremalnych oraz rozwiązać problemy komunikacji, nawigacji i zachowania się organizmów żywych.

Możliwości wyrzucenia sztucznych satelitów Ziemi powstały wówczas, gdy zostały zbudowane rakietowe zespoły napędowe o tak dużym ciągu i długim czasie działania, iż potrafiły nadać napędzanym przez nie ciałom wystarczająco dużą prędkość. Nadawanie prędkości niewystarczająco dużych umożliwiało wyrzucenie ciała na mniejsza lub większą odległość, jednak ciało to opadało w końcu na powierzchnie Ziemi. Działo się tak dlatego, ze siła przyciągania, występująca miedzy Ziemią a wyrzuconym ciałem, była większa od siły odśrodkowej, działającej na ciało w jego ruchu po torze krzywoliniowym. W praktyce, aby ciało wyrzucone z Ziemi stało się jej satelitą, należało nadać mu pierwszą prędkość kosmiczna na takiej wysokości nad powierzchnią Ziemi, na jakiej opór aerodynamiczny atmosfery jest wystarczająco mały. Im większa jest ta wysokość, tym mniejsza jest gęstość atmosfery i tym mniejszy jest opór aerodynamiczny, a zatem – tym dłużej utrzyma się satelita na swej orbicie. Wprowadzenie więc pierwszego sztucznego satelity na orbitę okołoziemską polegało na nadaniu mu na odpowiednio dużej wysokości pierwszej prędkości kosmicznej w kierunku stycznym do orbity.

W realizacji każdego lotu kosmicznego decydującą rolę odgrywają rakiety nośne, które są konieczne do nadania statkowi kosmicznemu pożądanej prędkości. Tempo rozwoju coraz śmielszych koncepcji lotów kosmicznych kształtowane jest przez tempo rozwoju rakiet nośnych, mogących nadać pierwszą, druga lub trzecia prędkość kosmiczną obiektom o coraz większej masie. Możliwości te są z kolei zależne od rozwoju silników rakietowych, czyli silników działających na zasadzie odrzutu spalin lub innego czynnika roboczego, niepobierających z otoczenia tlenu do spalania paliwa. Rakieta nośna wynosi na właściwą trajektorię statek kosmiczny., czyli pojazd kosmiczny służący do lotów załogowych w przestrzeń kosmiczną. Na jego wykonanie złożyły się szczytowe osiągnięcia obecnej wiedzy ludzkiej z wielu dziedzin nauki i techniki.

12. 04. 1961 r. radziecka rakieta nośna o masie 240 t i ciągu 365 T wyniosła na orbitę pierwszy załogowy statek kosmiczny Wostok 1, skonstruowany pod kierunkiem S. Karolewa. Na tym statku Rosjanin J. Gagarin wykonał pierwszy lot kosmiczny, okrążając jeden raz Ziemię w ciągu 1 h 48 min. W statku kosmicznym typu Wostok kabina miała postać kuli o średnicy 2. 3 m i masie 2400 kg, wyposażonej w trzy okna, właz i otwór do katapultowania załogi. Do kabiny zamocowany był blok sterowniczy. Przy powrocie na Ziemię orbitę opuszcza sama kabina. Na wysokości 4 km otwierał się mały spadochron hamujący, a następnie duży. Pilot lądował, po katapultowaniu się, na własnym spadochronie. Z kolei pierwsza wyprawa na powierzchnię księżyca wystartowała 16 VII 1969 r. w amerykańskim statku kosmicznym Apollo 11, niesionym przez rakietę nośną Saturn 5B o ciągu 3400 T i długości 109 m. Apollo został zbudowany pod kierownictwem W. von Brauna. Składał się ze stożkowej kabiny trzymiejscowej, członu pomocniczego i członu wyprawowego, nazwanego przez konstruktorów Luna Module. Człon pomocniczy zawierał silniki, paliwo, radar i inne urządzenia. Człon wyprawowy, składający się z kabiny do startu i części do lądowania to właściwy statek kosmiczny z własnymi silnikami rakietowymi. Na Apollo 8 wykonano lot okołoksiężycowy (21-27. 12. 1968 r.), a na Apollo 11 – pierwszy lot z lądowaniem ludzi na Księżycu (16-24. 07. 1969). Lądowanie na Księżycu nastąpiło 20. 07. 1969 r. o godz. 21. 18 czasu środkowoeuropejskiego. Po wykonaniu zadań trzyosobowa załoga powróciła do statku. Kabinę startową członu wyprawowego porzucono na orbicie, a Apollo 11 za pomocą silnika członu pomocniczego wszedł na tor eliptyczny ku Ziemi, a następnie po wejściu w atmosferę ziemską opadł na spadochronie na wodę.

Podróż człowieka w przestrzeń międzyplanetarną wiąże się z poważnymi trudnościami zapewnienia mu wymaganych warunków egzystencji i bezpieczeństwa. Warunki zewnętrzne w podróży pozaziemskiej są bardzo trudne, a długi okres przebywania załogi w kabinie stawia dodatkowe wymagania dotyczące jej konstrukcji, wyposażenia, zasilania itp. Problem zwiększenia szans uratowania załogi w przypadku awarii jest nieporównanie bardziej skomplikowany niż w samolocie.

Loty załogowe nie stanowią celu samego w sobie, ale stanowią etap do budowy stacji kosmicznych, mogących służyć rozmaitym celom. Mogą być też w każdej chwili wykorzystane do celów wojskowych. Loty statków kosmicznych odbywają się w przestrzeni kosmicznej prawie pozbawionej gazów, tak że można pomijać opór środowiska. W lotach satelitów, zwłaszcza na niskich orbitach, wysteruje wyraźny opór środowiska, tak że satelita porusza się właściwie po łagodnej spirali i wchodzi w gęste warstwy atmosfery. Satelity poruszają się w sferze przyciągania Ziemi, a sondy kosmiczne przebiegają w rejonach, gdzie na nie najbardziej oddziałuje przyciąganie Słońca i innych planet oraz Księżyca. Statki kosmiczne mogą się poruszać po różnych torach, natomiast satelity poruszają się zgodnie z pierwszym prawem Keplera, po orbitach eliptycznych, w których Ziemia znajduje się w jednym z jej środków. W specjalnym przypadku orbita taka może być orbita kołową, z Ziemią jako jej środkiem. Mogą też satelity krążyć wokół Słońca, Księżyca lub innych planet, na tej samej zasadzie jak wokół Ziemi. Natomiast sondy planetarne, które opuszczają strefę przyciągania Ziemi, mogą poruszać się po różnych torach, wykorzystując w czasie swego lotu strefy przyciągania innych planet. Mogą też opuścić strefę planet naszego Słońca i powędrować w inne rejony galaktyki, a nawet opuścić naszą galaktykę.

Aby poznać warunki fizyczne niedostępnej wcześniej przestrzeni kosmicznej, trzeba było wykonać tysiące badań i prób. Trzeba było rozwiązać problemy sprzętu, łączności, nawigacji, skonstruować wiele aparatów badawczych i pomiarowych, opracować automatykę działania statku, wytworzyć materiały odporne na ekstremalne warunki fizyczne. Trzeba było wreszcie opanować teorie i metody obliczeniowe, konieczne dla projektowania i kontroli lotu. Problematyka lotów kosmicznych oraz związana z nimi atomistyka zaangażowała najlepszych naukowców z całego świata. Jednakże na ich urzeczywistnienie mogły pozwolić sobie jedynie najbogatsze kraje.

Bibliografia:
1. Encyklopedia odkryć i wynalazków. Chemia, fizyka, medycyna, rolnictwo, technika. Warszawa 1988.
2. Pilecki Sz., Lotnictwo i kosmonautyka. Zarys encyklopedyczny. Warszawa 1978.
3. Schneider Z., Zagrożenie z kosmosu. Warszawa 1987.

Pobierz jako PDF
 

NO COMMENTS

Leave a Reply