Назначение ракет-носителей
Космические ракеты, или ракеты-носители, выполняют ключевую транспортную функцию в освоении космоса. Именно они доставляют на орбиту искусственные спутники Земли, пилотируемые космические корабли, орбитальные станции, автоматические межпланетные аппараты и различные грузы. Без этих мощных систем выход за пределы земной атмосферы был бы невозможен.
Конструкция и система управления
Основную часть объема ракеты занимают топливные баки с горючим и окислителем, масса которых может достигать 85–90% от стартового веса всей конструкции. Исторически для управления полетом использовались газовые рули, которые, поворачиваясь в раскаленной струе реактивных газов, отклоняли поток и меняли направление движения аппарата. Однако экстремальные температуры быстро выводили такие механизмы из строя. В современных ракетах применяются более совершенные решения: основные двигатели могут качаться на специальных шарнирах, изменяя вектор тяги, либо используются дополнительные управляющие (рулевые) ракетные двигатели малой тяги.
Многоступенчатый принцип работы
Подавляющее большинство ракет-носителей построено по многоступенчатой схеме, которую теоретически обосновал Константин Циолковский. Такой «ракетный поезд» работает последовательно. Первая, самая мощная ступень, разгоняет всю конструкцию с Земли. После выработки своего топлива она отделяется и падает, что позволяет избавиться от ненужного веса. Эстафету принимает вторая ступень, которая продолжает разгон уже облегченной ракеты. После ее отделения в работу вступает третья ступень, задача которой — вывести полезный груз (спутник, корабль или станцию) на заданную траекторию и сообщить ему необходимую космическую скорость.
Полезный груз и системы управления
На последней ступени размещается не только полезный груз, но и приборный отсек с системой управления. Отсюда подаются команды на запуск и остановку двигателей, разделение ступеней, коррекцию траектории полета и сброс головного обтекателя. Этот обтекатель, имеющий обтекаемую коническую форму, играет важнейшую роль на начальном этапе полета. Он защищает ценный груз от аэродинамического сопротивления, перегрева и механических повреждений при прохождении через плотные слои атмосферы.