Космический аппарат (КА) — общее название технических устройств, используемых для выполнения разнообразных задач в космическом пространстве, а также проведения исследовательских и иного рода работ на поверхности различных небесных тел. Средствами доставки космических аппаратов на орбиту служат ракеты-носители или самолёты.

Космический аппарат, одной из основных задач которого является транспортировка людей или оборудования в верхней части земной атмосферы — так называемом, ближнем космосе, называют космическим кораблём (КК) или космическим летательным аппаратом (КЛА)^[1][2].

Космический летательный аппарат

Области использования космических аппаратов обуславливают их разделение по следующим группам:

• суборбитальные;
• околоземные орбитальные, движущиеся по геоцентрическим орбитам искусственных спутников Земли;
• межпланетные (экспедиционные);
• напланетные.

Принято различать автоматические спутники (ИСЗ) Земли и пилотируемые космические аппараты. К пилотируемым космическим аппаратам, в частности относят все виды пилотируемых космических кораблей (КК) и орбитальных космических станций (ОС). (Несмотря на то, что современные орбитальные станции совершают свой полёт в области ближнего космоса, и формально могут называться «Космическими летательными аппаратами», в сложившейся традиции, их называют «Космическими аппаратами».)

Название «Космический летательный аппарат» иногда также используется для обозначения активных (то есть маневрирующих) ИСЗ, с целью подчёркивания их отличий от пассивных спутников. В большинстве же случаев значения терминов «Космический летательный аппарат» и «Космический аппарат» синонимичны и взаимозаменяемы.

В активно исследуемых в последнее время проектах создания орбитально-гиперзвуковых летательных аппаратов как частей авиационно-космических систем (АКС) часто используют ещё названия воздушно-космический аппарат (ВКА), обозначая космопланы и космолёты АКС, предназначенные для выполнения управляемого полёта, как в безвоздушном космическом пространстве, так и в плотной атмосфере Земли.

В то время как стран, имеющих ИСЗ — несколько десятков, наиболее сложные технологии автоматических возвращаемых и межпланетных КА освоили всего несколько стран — СССР/Россия, США, Китай, Япония, Индия, Европа/ESA. Пилотируемые КК имеют только первые три из них (кроме того, Япония и Европа имеют КА, посещаемые людьми на орбите, в виде модулей и грузовиков МКС). Также только первые три из них имеют технологии перехвата ИСЗ на орбите (хотя Япония и Европа близки к ней ввиду проведения стыковок).

В 2005 году состоялось 55 запусков космических аппаратов (самих аппаратов было больше, так как за один запуск может выводиться несколько аппаратов). На долю России пришлось 26 запусков. Число коммерческих запусков составило 18.

Классификация

По режиму работы различают следующие типы космических аппаратов^[3]:

• искусственные спутники Земли — общее название всех аппаратов находящихся на геоцентрической орбите, то есть вращающихся вокруг Земли
• автоматические межпланетные станции (космические зонды) — аппараты, осуществляющие перелёт между Землёй и другими космическими телами Солнечной системы; при этом они могут, как выходить на орбиту вокруг изучаемого тела, так и исследовать их с пролётных траекторий, некоторые аппараты после этого направляются за пределы Солнечной системы
• космические корабли, автоматические или пилотируемые — используются для доставки грузов и человека на орбиту Земли; существуют планы полётов на орбиты других планет
• орбитальные станции — аппараты предназначенные для долговременного пребывания и работы людей на орбите Земли
• спускаемые аппараты — используются для доставки людей и материалов с орбиты вокруг планеты или межпланетной траектории на поверхность планеты
• планетоходы — автоматические лабораторные комплексы или транспортные средства, для перемещения по поверхности планеты и другого небесного тела

По наличию функции возвращения:

• Возвращаемые — предусматривают возвращения людей и материалов на Землю, осуществляя мягкую либо жёсткую посадку
• Невозвращаемые — при выработке ресурса обычно сходят с орбиты и сгорают в атмосфере

По выполняемым функциям выделяют следующие классы^[4]:

• метеорологические
• навигационные
• спутники связи, телевещания, телекоммуникационные спутники
• научно-исследовательские
  • геофизические
  • геодезические
  • астрономические
  • дистанционного зондирования Земли
• разведывательные и военные спутники
• другие

Многие космические аппараты выполняют сразу несколько функций.

Также по массовым характеристикам:

• фемто- — до 100 г
• пико- — до 1 кг
• нано- — 1-10 кг
• микро- — 10-100 кг
• мини- — 100—500 кг
• малые — 500—1000 кг
• большие — более 1000 кг^{[источник не указан 960 дней]}

Особенности полёта

В общем случае, в полёте космического аппарата выделяются участок выведения, участок орбитального полёта и участок посадки. На участке выведения космический аппарат должен приобрести необходимую космическую скорость в заданном направлении. Орбитальный участок характеризуется инерциальным движением аппарата в соответствии с законами небесной механики. Посадочный участок призван погасить скорость возвращающегося аппарата до допустимой посадочной скорости.

Бортовые системы

Необходимость длительного функционирования в условиях космического пространства и выполнения целевых задач обусловили развитие следующих основных систем космических аппаратов: системы энергообеспечения, системы терморегуляции, системы радиационной защиты, системы космической связи, системы управления движением и т. п. Для пилотируемых космических аппаратов характерно также наличие развитой системы жизнеобеспечения.

Отдельный комплекс проблем возникает при возвращении космических аппаратов на Землю или выполнении посадки на поверхность других небесных тел. В частности, это обуславливает разработку сложных систем обеспечения спуска и посадки.

Ещё один класс задач, часто решаемых разработчиками космических аппаратов, это обеспечение их стыковки с другими искусственными объектами. Выполнение этих задач предполагает наличие систем сближения и стыковки.

Система электроснабжения

Для снабжения бортовых систем электроэнергией используются: солнечные батареи, топливные элементы, радиоизотопные батареи, ядерные реакторы, химические аккумуляторы.

Система связи

В основном используется связь с помощью радиоволн. При большом удалении КА от Земли требуются остронаправленные антенны.

Система жизнеобеспечения

Необходима только для пилотируемых КА. Включает запасы необходимых веществ, а также системы регенерации и утилизации.

Система ориентации

Включает устройства определения текущей ориентации КА (солнечный датчик, звёздные датчики и т. п.) и исполнительные органы (двигатели ориентации и силовые гироскопы).

Двигательная установка

Позволяет менять скорость и направление движения КА. Обычно используется химический ракетный двигатель, но это могут быть и электрические, ядерные и другие двигатели; может применяться также солнечный парус.

Космические корабли в фантастике

Освоение космического пространства является одним из главных сюжетов научной фантастики. Аппараты для перемещения внутри звёздной системы, в частности между планетами, называются у некоторых авторов планетолётами. Как правило, принципом их действия является (как и у современных КА) реактивная тяга. Иногда такие корабли называются просто ракетами.

Для перемещений на межзвёздные расстояния служат звездолёты. Современная технология не позволяет создавать аппараты для межзвёздных перемещений, обладающие приемлемой скоростью. В звездолётах наиболее часто используются гипердвигатели (для перемещения в подпространстве). Наиболее яркий пример таких зведолётов есть в фильме «Звездные врата» и сериале «Звёздные врата SG-1». К примеру земные корабли класа «F-303» «Дедал» .

См. также

• Ракета-носитель
• Искусственный спутник Земли
• Космический комплекс
• Автоматическая межпланетная станция
  • Список межпланетных космических аппаратов
• Пилотируемый космический аппарат
  • Пилотируемый космический корабль
  • Орбитальная станция
• Летательный аппарат
• Космическая индустрия

Примечания