Пилотируемый космический полет (также называемый пилотируемым космическим полетом или космическим полетом с экипажем ) — это космический полет с экипажем или пассажирами на борту космического корабля , часто при этом космический корабль управляется непосредственно бортовым человеческим экипажем. Космическими кораблями также можно управлять дистанционно с наземных станций на Земле или автономно , без прямого участия человека. Людей, подготовленных к космическим полетам, называют астронавтами (американскими или другими), космонавтами (русскими) или тайконавтами (китайцами); а непрофессионалов называют участниками космических полетов или космическими путешественниками . [1]
Первым человеком в космосе был советский космонавт Юрий Гагарин , который стартовал в рамках советской программы «Восток» 12 апреля 1961 года в начале космической гонки . 5 мая 1961 года Алан Шепард стал первым американцем, побывавшим в космосе в рамках проекта «Меркурий» . В период с 1968 по 1972 год люди девять раз летали на Луну в рамках американской программы «Аполлон» и непрерывно находились в космосе в течение 23 лет и 92 дней на Международной космической станции (МКС). [2] 15 октября 2003 года первый китайский тайконавт Ян Ливэй отправился в космос в рамках « Шэньчжоу-5» , первого китайского полета человека в космос. По состоянию на январь 2024 года люди не выходили за пределы низкой околоземной орбиты со времени лунной миссии «Аполлон-17» в декабре 1972 года.
В настоящее время Соединенные Штаты, Россия и Китай являются единственными странами, имеющими государственные или коммерческие программы пилотируемых космических полетов . Неправительственные космические компании работают над разработкой собственных космических программ для пилотируемых полетов, например, для космического туризма или коммерческих исследований в космосе . Первым частным запуском человека в космос стал суборбитальный полет на SpaceShipOne 21 июня 2004 года. Первый коммерческий запуск экипажа на орбиту был осуществлен компанией SpaceX в мае 2020 года, когда астронавты НАСА доставили на МКС в соответствии с контрактом правительства США. [3]
_(cropped).jpg/1280px-Armstrong_on_Moon_(As11-40-5886)_(cropped).jpg)
Возможности пилотируемых космических полетов были впервые разработаны во время холодной войны между Соединенными Штатами и Советским Союзом (СССР). Эти страны разработали межконтинентальные баллистические ракеты для доставки ядерного оружия , производя ракеты, достаточно большие, чтобы их можно было адаптировать для вывода первых искусственных спутников на низкую околоземную орбиту .
После того, как в 1957 и 1958 годах Советский Союз запустил первые спутники, США начали работу над проектом «Меркурий» с целью вывода людей на орбиту. СССР тайно реализовывал программу «Восток» для достижения той же цели и запустил в космос первого человека — космонавта Юрия Гагарина . 12 апреля 1961 года Гагарин был запущен на борту корабля «Восток-1» на ракете «Восток-3КА» и совершил одиночный виток. 5 мая 1961 года США запустили своего первого астронавта Алана Шепарда в суборбитальный полет на борту корабля «Фридом-7» на ракете « Меркурий-Редстоун» . В отличие от Гагарина, Шепард вручную контролировал положение своего космического корабля . [4] 20 февраля 1962 года Джон Гленн стал первым американцем на орбите на борту корабля «Дружба-7» на ракете «Меркурий-Атлас» . СССР запустил еще пять космонавтов в капсулах «Восток» , в том числе первую женщину в космосе Валентину Терешкову на борту корабля «Восток-6» 16 июня 1963 года. До 1963 года США запустили в общей сложности двух астронавтов в суборбитальные полеты и четырех на орбиту. США также совершили два полета North American X-15 ( 90 и 91 , пилотируемые Джозефом А. Уокером ), которые превысили линию Кармана , высоту в 100 километров (62 мили), используемую Международной авиационной федерацией (FAI) для обозначения высоты полета. край космоса.
В 1961 году президент США Джон Ф. Кеннеди поднял ставки в космической гонке, поставив цель высадить человека на Луну и благополучно вернуть его на Землю к концу 1960-х годов. [5] В том же году США начали программу «Аполлон» по запуску трехместных капсул на ракетах-носителях семейства «Сатурн» . В 1962 году США начали проект «Джемини» , в рамках которого было выполнено 10 миссий с экипажем из двух человек, запущенных ракетами «Титан II» в 1965 и 1966 годах. Целью «Джемини» была поддержка Аполлона путем разработки американского опыта орбитальных космических полетов и методов, которые будут использоваться во время миссии на Луну. [6]
Тем временем СССР хранил молчание о своих намерениях отправить людей на Луну и продолжил расширять возможности своей однопилотной капсулы «Восток», адаптируя ее к капсуле « Восход» с двумя или тремя людьми , чтобы конкурировать с «Джемини». Они смогли запустить два орбитальных полета в 1964 и 1965 годах и совершили первый выход в открытый космос , совершенный Алексеем Леоновым на «Восходе-2» 8 марта 1965 года. Однако «Восход» не имел возможности «Джемини» маневрировать на орбите, и программа была прекращена. . Американские полеты «Джемини» не совершили первого выхода в открытый космос, но превзошли раннее советское лидерство, совершив несколько выходов в открытый космос, решив проблему усталости астронавтов, вызванную компенсацией отсутствия гравитации, продемонстрировав способность людей выдерживать две недели в космосе и проведение первого космического сближения и стыковки космических кораблей.
США преуспели в разработке ракеты «Сатурн-5» , необходимой для отправки космического корабля «Аполлон» на Луну, и отправили Фрэнка Бормана , Джеймса Ловелла и Уильяма Андерса на 10 витков вокруг Луны на корабле «Аполлон-8» в декабре 1968 года. В 1969 году «Аполлон-11» выполнил задачу Кеннеди. цель, высадив Нила Армстронга и Базза Олдрина на Луну 21 июля и благополучно вернув их 24 июля вместе с пилотом командного модуля Майклом Коллинзом . В течение 1972 года в общей сложности шесть миссий «Аполлон» высадили на Луну 12 человек, половина из которых передвигалась по поверхности на электромобилях . Экипаж «Аполлона-13» — Джим Ловелл , Джек Свайгерт и Фред Хейз — пережил аварию космического корабля в полете, пролетел мимо Луны без приземления и благополучно вернулся на Землю.
В это время СССР тайно реализовывал программы полета на лунную орбиту и посадки с экипажем . Они успешно разработали трехместный космический корабль «Союз» для использования в лунных программах, но не смогли разработать ракету Н1, необходимую для высадки человека, и прекратили свои лунные программы в 1974 году. [7] Проиграв лунную гонку, они сосредоточились на разработке. космических станций , используя «Союз» в качестве парома для доставки космонавтов на станции и обратно. Начинали они с серии боевых вылетов «Салюта» с 1971 по 1986 год.
В 1969 году Никсон назначил своего вице-президента Спиро Агнью главой космической целевой группы, которая будет рекомендовать последующие программы пилотируемых космических полетов после «Аполлона». Группа предложила амбициозную космическую транспортную систему , основанную на многоразовом космическом шаттле , которая состояла из крылатой ступени орбитального корабля с внутренним топливом, сжигающей жидкий водород, запускаемой с аналогичной, но более крупной ускорительной ступенью, работающей на керосине , каждая из которых оснащена воздушно-реактивными двигателями для питания. вернуться на взлетно-посадочную полосу космодрома Космического центра Кеннеди . Другие компоненты системы включали постоянную модульную космическую станцию; многоразовый космический буксир ; и ядерный межпланетный паром, который приведет к экспедиции человека на Марс уже в 1986 году или уже в 2000 году, в зависимости от уровня выделенного финансирования. Однако Никсон знал, что американский политический климат не поддержит финансирование таких амбиций со стороны Конгресса, и отверг предложения по всем проектам, кроме «Шаттла», за которым, возможно, последует создание космической станции. Планы по созданию «Шаттла» были сокращены , чтобы снизить риски, затраты и время разработки, заменив пилотируемый обратный ускоритель двумя твердотопливными ракетными ускорителями многоразового использования , а меньший орбитальный корабль будет использовать одноразовый внешний топливный бак для питания своих главных двигателей , работающих на водороде. . Орбитальному аппарату придется совершить посадку без двигателя.
.jpg/1280px-Space_Shuttle_Atlantis_landing_at_KSC_following_STS-122_(crop).jpg)
В 1973 году США запустили космическую станцию «Скайлэб» и прожили на ней 171 день с тремя экипажами, переправленными на борт космического корабля «Аполлон». В это время президент Ричард Никсон и советский генеральный секретарь Леонид Брежнев вели переговоры о смягчении напряженности времен холодной войны, известном как разрядка . В ходе разрядки они согласовали программу «Аполлон-Союз» , согласно которой космический корабль «Аполлон» со специальным стыковочным переходным модулем должен был встретиться и состыковаться с « Союзом-19» в 1975 году. Американский и советский экипажи пожали друг другу руки в космосе, но цель полета была чисто символично.
Две страны продолжали скорее конкурировать, чем сотрудничать в космосе, поскольку США занялись разработкой космического корабля «Шаттл» и планированием космической станции, получившей название « Свобода» . С 1973 по 1977 год СССР запустил три военные вылетные станции «Алмаз» , замаскированные под «Салюты». Вслед за «Салютом» они разработали «Мир» , первую модульную полупостоянную космическую станцию, строительство которой велось с 1986 по 1996 год. « Мир» находился на орбите на высоте 354 километра (191 морская миля), при наклонении орбиты 51,6. °. Он находился под оккупацией 4592 дня и совершил контролируемый вход в атмосферу в 2001 году.
Космический шаттл начал летать в 1981 году, но Конгресс США не смог одобрить достаточное количество средств для того, чтобы сделать Свободу космической станции реальностью. Был построен флот из четырёх шаттлов: « Колумбия» , «Челленджер» , «Дискавери » и «Атлантис» . Пятый шаттл, «Индевор» , был построен для замены «Челленджера» , который был уничтожен в результате аварии во время запуска, в результате которой погибли 7 астронавтов 28 января 1986 года. С 1983 по 1998 год двадцать два полета «Шаттла» перевозили компоненты для боевой космической станции Европейского космического агентства под названием Космическая лаборатория в отсеке полезной нагрузки шаттла. [8]
СССР скопировал американский многоразовый орбитальный корабль «Спейс Шаттл» , который они назвали орбитальным кораблем класса «Буран » или просто «Буран» , который был разработан для запуска на орбиту одноразовой ракетой «Энергия» и был способен совершать роботизированный орбитальный полет и приземляться. В отличие от космического корабля «Шаттл», «Буран» не имел главных ракетных двигателей, но, как и орбитальный корабль «Спейс шаттл», для окончательного вывода на орбиту он использовал ракетные двигатели меньшего размера. Одиночный беспилотный орбитальный испытательный полет состоялся в ноябре 1988 года. Второй испытательный полет планировался на 1993 год, но программа была отменена из-за отсутствия финансирования и распада Советского Союза в 1991 году. Еще два орбитальных аппарата так и не были построены, а тот, который выполнял беспилотный полет, был разрушен в результате обрушения крыши ангара в мае 2002 года.
Распад Советского Союза в 1991 году положил конец Холодной войне и открыл дверь к подлинному сотрудничеству между США и Россией. Советские программы «Союз» и «Мир» были переданы Федеральному космическому агентству России, которое стало известно как Государственная корпорация «Роскосмос» . Программа «Шаттл-Мир» включала посещение орбитальной станции «Мир» американскими космическими кораблями , полеты российских космонавтов на «Шаттле» и полет американского астронавта на корабле «Союз» для длительных экспедиций на борту « Мира» .
В 1993 году президент Билл Клинтон заручился сотрудничеством России в преобразовании запланированной космической станции «Свобода» в Международную космическую станцию (МКС). Строительство станции началось в 1998 году. Станция вращается на высоте 409 километров (221 морская миля) и наклонении орбиты 51,65 °. Несколько из 135 орбитальных полетов космического корабля "Шаттл" должны были помочь в сборке, снабжении и экипаже МКС. Россия построила половину Международной космической станции и продолжает сотрудничество с США.
Китай был третьей страной в мире после СССР и США, отправившей людей в космос. Во время космической гонки между двумя сверхдержавами, кульминацией которой стала высадка людей на Луну «Аполлоном-11» , Мао Цзэдун и Чжоу Эньлай 14 июля 1967 года решили, что Китай не должен оставаться позади, и инициировали собственную пилотируемую космическую программу: сверхсекретную программу. Проект 714, целью которого было отправить двух человек в космос к 1973 году на космическом корабле «Шугуан» . Для этой цели в марте 1971 года были отобраны девятнадцать пилотов ВВС НОАК. Космический корабль «Шугуан-1», который должен был запускаться с помощью ракеты CZ-2A , был рассчитан на экипаж из двух человек. Программа была официально отменена 13 мая 1972 года по экономическим причинам.
В 1992 году в рамках Китайской пилотируемой космической программы (CMS), также известной как «Проект 921», было дано разрешение и финансирование для первой фазы третьей успешной попытки пилотируемого космического полета. Для достижения независимых пилотируемых космических полетов Китай в ближайшие несколько лет разработал космический корабль «Шэньчжоу» и ракету «Чанчжэн-2F», предназначенные для пилотируемых космических полетов, а также строящуюся критически важную инфраструктуру, такую как новая стартовая площадка и центр управления полетом. Первый беспилотный космический корабль «Шэньчжоу-1» был запущен 20 ноября 1999 года и возвращен на следующий день, что ознаменовало первый шаг на пути реализации возможностей Китая по осуществлению пилотируемых космических полетов. В следующие несколько лет были проведены еще три беспилотные миссии для проверки ключевых технологий. 15 октября 2003 года «Шэньчжоу-5» , первый китайский пилотируемый космический полет, вывел Ян Ливэя на орбиту на 21 час и благополучно вернулся обратно во Внутреннюю Монголию , что сделало Китай третьей страной, самостоятельно запустившей человека на орбиту. [9]
Целью второго этапа CMS было совершить технологический прорыв в области выхода в открытый космос (EVA или выход в открытый космос), космических сближений и стыковок для поддержки краткосрочной деятельности человека в космосе. [10] 25 сентября 2008 года во время полета « Шэньчжоу-7 » Чжай Чжиган и Лю Бомин совершили первый в Китае выход в открытый космос. [11] В 2011 году Китай запустил космический корабль-мишень «Тяньгун-1» и беспилотный космический корабль «Шэньчжоу-8» . Два космических корабля завершили первое в Китае автоматическое сближение и стыковку 3 ноября 2011 года. [12] Примерно 9 месяцев спустя «Тяньгун-1» завершил первое ручное сближение и стыковку с «Шэньчжоу-9» , на борту которого находилась первая в Китае женщина-космонавт Лю Ян . [13]
В сентябре 2016 года «Тяньгун-2» был выведен на орбиту. Это была космическая лаборатория с более совершенными функциями и оборудованием, чем «Тяньгун-1» . Месяц спустя «Шэньчжоу-11» был запущен и состыкован с «Тяньгун-2» . Два астронавта вошли в «Тяньгун-2» и находились там около 30 дней, проверяя жизнеспособность среднесрочного пребывания астронавтов в космосе. [14] В апреле 2017 года первый китайский грузовой космический корабль « Тяньчжоу-1» состыковался с «Тяньгун-2» и завершил несколько испытаний дозаправки топливом на орбите, что ознаменовало успешное завершение второго этапа CMS. [14]
Третий этап CMS начался в 2020 году. Целью этого этапа является строительство собственной космической станции Китая « Тяньгун» . [15] Первый модуль «Тяньгун» , основной модуль «Тяньхэ» , был запущен на орбиту самой мощной китайской ракетой Long March 5B 29 апреля 2021 года. [16] Позже его посетили многочисленные грузовые и пилотируемые космические корабли, и он продемонстрировал способность Китая поддерживать Длительное пребывание китайских космонавтов в космосе.
Согласно сообщению CMS, все миссии космической станции «Тяньгун» планируется выполнить к концу 2022 года. [17] После завершения строительства « Тяньгун» вступит в фазу применения и разработки, которая продлится не менее 10 лет. [17]
Европейское космическое агентство начало разработку космического самолета- челнока «Гермес» в 1987 году, который будет запускаться на одноразовой ракете-носителе «Ариан-5» . Он предназначался для стыковки с европейской космической станцией «Колумб» . Проекты были отменены в 1992 году, когда стало ясно, что ни финансовые, ни эксплуатационные цели не могут быть достигнуты. Шаттлы «Гермес» так и не были построены. Космическая станция «Колумбус» была переконфигурирована в одноименный европейский модуль Международной космической станции. [18]
Япония ( NASDA ) начала разработку экспериментального космического самолета-челнока HOPE-X в 1980-х годах, который будет запускаться на своей одноразовой ракете-носителе H-IIA . Череда неудач в 1998 году привела к сокращению финансирования и отмене проекта в 2003 году в пользу участия в программе Международной космической станции с помощью японского экспериментального модуля Кибо и грузового космического корабля H-II Transfer Vehicle . В качестве альтернативы HOPE-X NASDA в 2001 году предложила капсулу экипажа Fuji для самостоятельных полетов или полетов на МКС, но проект не дошел до стадии заключения контракта. [ нужна цитата ]
С 1993 по 1997 год Японское ракетное общество [ja] , Kawasaki Heavy Industries и Mitsubishi Heavy Industries работали над предложенной одноступенчатой многоразовой пусковой системой вертикального взлета и посадки Канко-мару с выведением на орбиту . В 2005 году эта система была предложена для космического туризма. [19]
Согласно пресс-релизу Иракского агентства новостей от 5 декабря 1989 года, было проведено только одно испытание космической ракеты-носителя «Аль-Абид» , которую Ирак намеревался использовать для создания собственных пилотируемых космических объектов к концу века. Этим планам положила конец война в Персидском заливе 1991 года и последовавшие за ней экономические трудности. [ нужна цитата ]
.jpg/1280px-STS-135_begins_takeoff_(cropped).jpg)
При администрации Джорджа Буша программа «Созвездие» включала планы по прекращению программы «Спейс Шаттл» и замене ее возможностью космических полетов за пределы низкой околоземной орбиты. В федеральном бюджете США на 2011 год администрация Обамы отменила Constellation из-за превышения бюджета и отставания от графика, а также из-за отсутствия инноваций и инвестиций в критически важные новые технологии. [20] В рамках программы «Артемида» НАСА разрабатывает космический корабль «Орион» , который будет запускаться с помощью системы космического запуска . В соответствии с планом развития коммерческих экипажей НАСА полагается на транспортные услуги, предоставляемые частным сектором, для достижения низкой околоземной орбиты, такие как SpaceX Dragon 2 , Boeing Starliner или Dream Chaser корпорации Sierra Nevada . Период между выводом из эксплуатации космического корабля "Шаттл" в 2011 году и первым запуском в космос космического корабля SpaceShipTwo Flight VP-03 13 декабря 2018 года аналогичен разрыву между завершением проекта " Аполлон" в 1975 году и первым полетом космического корабля "Шаттл" в 1981 году и составляет президентский комитет «Голубой ленты» называет это пробелом в пилотируемых космических полетах США.
.jpg/1280px-Crew_Dragon_at_the_ISS_for_Demo_Mission_1_(cropped).jpg)
С начала 2000-х годов было предпринято множество частных проектов по космическим полетам . По состоянию на май 2021 года SpaceX вывела людей на орбиту, а Virgin Galactic запустила экипаж на высоту более 80 км (50 миль) по суборбитальной траектории. [21] Несколько других компаний, в том числе Blue Origin и Sierra Nevada , разрабатывают пилотируемые космические корабли. Все четыре компании планируют перевозить коммерческих пассажиров на развивающемся рынке космического туризма .
SpaceX разработала Crew Dragon , летающий на Falcon 9 . Впервые он отправил астронавтов на орбиту и к МКС в мае 2020 года в рамках миссии «Демо-2» . Капсула, разработанная в рамках программы развития коммерческих экипажей НАСА, также доступна для полетов с другими заказчиками. Первая туристическая миссия Inspiration4 стартовала в сентябре 2021 года. [22]
Boeing разрабатывает капсулу Starliner в рамках программы НАСА по развитию коммерческого экипажа, которая запускается на ракете-носителе United Launch Alliance Atlas V. [23] Starliner совершил беспилотный полет в декабре 2019 года. Вторая попытка беспилотного полета была отменена в августе 2021 года, при этом представитель НАСА заявил, что он, скорее всего, не будет запущен до 2022 года. [24] Полет с экипажем не ожидается раньше второй половины 2020 года. 2022 г. [25] Как и в случае со SpaceX, финансирование развития осуществлялось за счет государственных и частных фондов. [26] [27]
Virgin Galactic разрабатывает SpaceshipTwo — коммерческий суборбитальный космический корабль, нацеленный на рынок космического туризма . Он достиг космоса в декабре 2018 года. [21]
Blue Origin участвует в многолетней программе испытаний своего автомобиля New Shepard и по состоянию на сентябрь 2021 года выполнила 16 испытательных полетов без экипажа, а также один полет с экипажем на борту основателя Джеффа Безоса , его брата Марка Безоса , авиатора Уолли Фанка и 18-летнего старый Оливер Дэмен , 20 июля 2021 года.
На протяжении десятилетий для пассажирских путешествий на космических лайнерах было предложено несколько космических кораблей. В некоторой степени аналогично путешествию на авиалайнере после середины 20-го века, эти транспортные средства предлагаются для перевозки большого количества пассажиров в пункты назначения в космосе или на Земле посредством суборбитальных космических полетов . На сегодняшний день ни одна из этих концепций не была построена, хотя несколько транспортных средств, вмещающих менее 10 человек, в настоящее время находятся на этапе испытательного полета в процессе разработки.
Одной из крупных концепций космического лайнера, которая в настоящее время находится на ранней стадии разработки, является SpaceX Starship , который, помимо замены ракет-носителей Falcon 9 и Falcon Heavy на устаревшем рынке околоземной орбиты после 2020 года, был предложен SpaceX для коммерческих путешествий на большие расстояния на Земле. , осуществляющий суборбитальный перелет более 100 человек между двумя точками менее чем за час, также известный как «Земля-Земля». [28] [29] [30]
Небольшой космический самолет или небольшой суборбитальный космический корабль -капсула разрабатывались в течение последнего десятилетия или около того; по состоянию на 2017 год [update]как минимум по одному экземпляру каждого типа находится в стадии разработки. И Virgin Galactic, и Blue Origin активно разрабатывают корабли : космический самолет SpaceShipTwo и капсулу New Shepard соответственно. Оба должны были доставить в космос примерно полдюжины пассажиров на короткое время в невесомости, прежде чем вернуться к месту запуска. XCOR Aerospace разрабатывала одноместный космический самолет Lynx с 2000-х годов, [31] [32] , но разработка была остановлена в 2017 году. [33]
Участие и представительство человечества в космосе было проблемой с самого первого этапа освоения космоса. [34] Некоторые права стран, не владеющих космосом, были гарантированы международным космическим правом , объявляющим космос « областью всего человечества », хотя совместное использование космоса всем человечеством иногда критикуется как империалистическое и недостаточное. [34] Помимо отсутствия международной интеграции, также отсутствует вовлечение женщин и цветных людей . Чтобы сделать космические полеты более инклюзивными, в последние годы были созданы такие организации, как Justspace Alliance [34] и Inclusive Astronomy , поддерживаемая МАС [35] .
Первой женщиной, вышедшей в космос, была Валентина Терешкова . Она полетела в 1963 году, но только в 1980-х годах в космос вышла еще одна женщина. В то время все астронавты должны были быть военными летчиками-испытателями; женщины не смогли начать эту карьеру, что является одной из причин задержки с разрешением женщинам присоединяться к космическим экипажам. [36] После изменения правил Светлана Савицкая стала второй женщиной, вышедшей в космос; она тоже была из Советского Союза . Салли Райд стала следующей женщиной, вышедшей в космос, и первой женщиной, вышедшей в космос по программе США.
С тех пор еще одиннадцать стран разрешили женщинам-космонавтам. Первый выход в открытый космос исключительно женщин состоялся в 2018 году Кристиной Кох и Джессикой Меир . Обе эти женщины участвовали в отдельных выходах в открытый космос вместе с НАСА. Первая миссия на Луну с женщиной на борту запланирована на 2024 год.
Несмотря на эти тенденции, женщины по-прежнему недостаточно представлены среди космонавтов и особенно среди космонавтов. В космос летало более 600 человек, но только 75 из них были женщинами. [37] Проблемы, которые блокируют потенциальных претендентов на участие в программах и ограничивают космические миссии, которые они могут осуществить, включают, например:
Салли Райд стала первой американкой, побывавшей в космосе, в 1983 году. Эйлин Коллинз была первой женщиной-пилотом шаттла, а во время миссии шаттла STS-93 в 1999 году она стала первой женщиной, командовавшей космическим кораблем США.
На протяжении многих лет СССР (позже Россия) и США были единственными странами, космонавты которых летали в космос. Это закончилось полетом Владимира Ремека в 1978 году. По состоянию на 2010 год [update]граждане 38 стран (включая космических туристов ) летали в космос на борту советских, американских, российских и китайских космических кораблей.
Программы пилотируемых космических полетов проводились Советским Союзом и Российской Федерацией, Соединенными Штатами, материковым Китаем и американскими частными космическими компаниями.
В настоящее время для запуска пилотируемых полетов в космос используются следующие космические аппараты и космодромы :
Следующие космические станции в настоящее время находятся на околоземной орбите для использования человеком:
Большую часть времени единственными людьми в космосе являются те, кто находится на борту МКС, экипаж которой обычно состоит из 7 человек, и на борту «Тяньгуна», экипаж которого обычно состоит из 3 человек.
НАСА и ЕКА используют термин «пилотируемый космический полет» для обозначения своих программ запуска людей в космос. Эти усилия ранее также назывались «пилотируемыми космическими полетами», хотя это больше не является официальным термином, согласно руководствам по стилю НАСА, которые призывают к гендерно-нейтральному языку . [43]
В рамках Индийской программы пилотируемых космических полетов Индия планировала отправить людей в космос на своем орбитальном корабле «Гаганьян» до августа 2022 года, но из-за пандемии COVID-19 это было отложено до 2024 года. Индийская организация космических исследований (ISRO) начала работу над этим проектом в 2006 году . полет на космическом корабле на ракете LVM 3 и благополучное возвращение их для посадки на воду в заранее определенной зоне приземления. 15 августа 2018 года премьер-министр Индии Нарендра Моди заявил, что Индия самостоятельно отправит людей в космос до 75- летия независимости в 2022 году . [46] В 2019 году ISRO обнародовала планы создания космической станции к 2030 году, за которой последует пилотируемая лунная миссия . Программа предусматривает разработку полностью автономного орбитального корабля, способного доставить 2 или 3 членов экипажа на низкую околоземную орбиту высотой около 300 км (190 миль) и благополучно доставить их домой. [47]
С 2008 года Японское агентство аэрокосмических исследований разработало пилотируемый космический корабль на базе грузового корабля H-II Transfer Vehicle и небольшую космическую лабораторию на базе японского экспериментального модуля Кибо .
НАСА разрабатывает план по высадке людей на Марс к 2030-м годам. Первый шаг был сделан с «Артемиды-1» в 2022 году, отправившей беспилотный космический корабль «Орион» на далекую ретроградную орбиту вокруг Луны и вернув его на Землю после 25-дневной миссии.
SpaceX разрабатывает Starship , полностью многоразовую двухступенчатую систему, предназначенную для околоземных и окололунных применений и конечной целью которой является посадка на Марс. Верхняя ступень системы Starship, также называемая Starship, по состоянию на сентябрь 2021 года совершила 9 испытательных полетов в атмосфере. Первый испытательный полет полностью интегрированной двухступенчатой системы произошел в апреле 2023 года. Для системы разрабатывается модифицированная версия Starship. Программа Артемида .
Несколько других стран и космических агентств объявили и начали программы пилотируемых космических полетов с использованием отечественного оборудования и технологий, в том числе Япония ( JAXA ), Иран ( ISA ) и Северная Корея ( NADA ). В планах иранского пилотируемого корабля – небольшой космический корабль и космическая лаборатория. Космическая программа Северной Кореи включает в себя планы создания пилотируемых космических кораблей и небольших систем шаттлов.
В космическом полете существуют два основных источника опасности: связанные с агрессивной космической средой и возможные неисправности оборудования. Решение этих проблем имеет большое значение для НАСА и других космических агентств перед проведением первых расширенных миссий с экипажем в такие пункты назначения, как Марс. [55]
Планировщики пилотируемых космических полетов сталкиваются с рядом проблем безопасности.
Основные потребности в пригодном для дыхания воздухе и питьевой воде удовлетворяет система жизнеобеспечения космического корабля.
Астронавты могут оказаться не в состоянии быстро вернуться на Землю или получить медикаменты, оборудование или персонал в случае возникновения неотложной медицинской помощи. Астронавтам, возможно, придется в течение длительного времени полагаться на ограниченные ресурсы и медицинские консультации с земли.
Возможность слепоты и потери костной массы была связана с полетом человека в космос . [56] [57]
31 декабря 2012 года исследование, проведенное при поддержке НАСА , сообщило, что космический полет может нанести вред мозгу астронавтов и ускорить возникновение болезни Альцгеймера . [58] [59] [60]
В октябре 2015 года Управление генерального инспектора НАСА опубликовало отчет об опасностях для здоровья , связанных с освоением космоса , который включал потенциальные опасности полета человека на Марс . [61] [62]
2 ноября 2017 года учёные сообщили на основании МРТ-исследований , что у космонавтов, совершивших путешествия в космос, обнаружены значительные изменения в положении и структуре мозга . У астронавтов, участвовавших в длительных космических путешествиях, произошли более серьезные изменения в мозге. [63] [64]
В 2018 году исследователи сообщили, что после обнаружения на Международной космической станции (МКС) пяти штаммов бактерий Enterobacter bugandensis , ни одного из которых не является патогенным для человека, микроорганизмы на МКС следует тщательно контролировать, чтобы обеспечить здоровую среду для астронавтов . [65] [66]
В марте 2019 года НАСА сообщило, что скрытые вирусы у людей могут активироваться во время космических полетов, что, возможно, увеличивает риск для астронавтов в будущих миссиях в дальний космос. [67]
25 сентября 2021 года телеканал CNN сообщил, что во время полета Inspiration4 на околоземную орбиту на корабле SpaceX Dragon 2 прозвучала тревога . Было обнаружено, что сигнал тревоги связан с очевидной неисправностью туалета. [68]
Медицинские данные, полученные астронавтами на низких околоземных орбитах в течение длительного периода времени, начиная с 1970-х годов, показывают несколько неблагоприятных последствий микрогравитации: потеря плотности костей , снижение мышечной силы и выносливости, постуральная нестабильность и снижение аэробных способностей. Со временем эти эффекты ухудшения физической формы могут ухудшить работоспособность космонавтов или увеличить риск получения травм. [69]
В невесомости космонавты почти не нагружают мышцы спины и ног, используемые для вставания, в результате чего мышцы ослабевают и уменьшаются в размерах. Астронавты могут потерять до двадцати процентов своей мышечной массы во время космических полетов продолжительностью от пяти до одиннадцати дней. Последующая потеря прочности может стать серьезной проблемой в случае аварийной посадки. [70] По возвращении на Землю из длительных полетов космонавты значительно ослаблены и не допускаются [ кем? ] водить машину двадцать один день. [71]
Астронавты, испытывающие невесомость, часто теряют ориентацию, заболевают морской болезнью и теряют чувство направления, поскольку их тела пытаются привыкнуть к невесомости. Когда они вернутся на Землю, им придется адаптироваться, и у них могут возникнуть проблемы с вставанием, фокусировкой взгляда, ходьбой и поворотами. Важно отметить, что эти двигательные нарушения становятся только хуже, чем дольше вы находитесь в невесомости. [72] Эти изменения могут повлиять на возможность выполнения задач, необходимых для захода на посадку и приземления, стыковки, дистанционного манипулирования и аварийных ситуаций, которые могут возникнуть при приземлении. [73]
Кроме того, после длительных космических полетов мужчины-космонавты могут испытывать серьезные проблемы со зрением , что может стать серьезной проблемой для будущих полетов в дальний космос, включая полет с экипажем на планету Марс . [74] [75] [76] [77] [78] [79] Длительные космические полеты также могут изменить движения глаз космического путешественника. [80]
Без надлежащей защиты экипажи миссий за пределами низкой околоземной орбиты могут подвергнуться риску от протонов высокой энергии, испускаемых солнечными частицами (SPE), связанными с солнечными вспышками . Если правильно оценить количество радиации, которой астронавты подвергнутся в результате солнечной бури, подобной самой мощной в зарегистрированной истории, событию Кэррингтона , это приведет, по меньшей мере, к острой лучевой болезни и даже может привести к летальному исходу «в плохо экранированный космический корабль». [82] [ нужен лучший источник ] Еще один шторм, который мог нанести потенциально смертельную дозу радиации астронавтам за пределами защитной магнитосферы Земли, произошел в космическую эпоху , вскоре после приземления Аполлона-16 и до запуска Аполлона-17 . [83] Эта солнечная буря, произошедшая в августе 1972 года , потенциально могла вызвать острую лучевую болезнь у космонавтов, подвергшихся ее воздействию, и могла даже стать смертельной для тех, кто занимался деятельностью в открытом космосе или на поверхности Луны. [84]
Другой тип радиации, галактические космические лучи , представляет собой дополнительные проблемы для космических полетов человека за пределы низкой околоземной орбиты. [85]
Существует также некоторая научная обеспокоенность тем, что длительный космический полет может замедлить способность организма защищаться от болезней, [86] что приведет к ослаблению иммунной системы и активации спящих вирусов в организме. Радиация может вызвать как краткосрочные, так и долгосрочные последствия для стволовых клеток костного мозга, из которых создаются клетки крови и иммунной системы. Поскольку внутреннее пространство космического корабля очень маленькое, ослабленная иммунная система и более активные вирусы в организме могут привести к быстрому распространению инфекции. [87]
Во время длительных миссий астронавты изолированы и заключены в небольшие помещения. Депрессия , тревога, жар в салоне и другие психологические проблемы могут возникнуть чаще, чем у обычного человека, и могут повлиять на безопасность экипажа и успех миссии. [88] НАСА тратит миллионы долларов на психологическое лечение астронавтов и бывших астронавтов. [89] На сегодняшний день не существует способа предотвратить или уменьшить психические проблемы, вызванные длительным пребыванием в космосе.
Из-за этих психических расстройств снижается эффективность работы космонавтов; а иногда их возвращают на Землю, что приводит к расходам на прерывание их миссии. [90] Российская космическая экспедиция 1976 года была возвращена на Землю после того, как космонавты сообщили о сильном запахе, который вызвал опасения утечки жидкости; но после тщательного расследования выяснилось, что никакой утечки или технической неисправности не было. НАСА пришло к выводу, что космонавты, скорее всего, галлюцинировали этот запах .
Не исключено, что на психическое здоровье космонавтов могут повлиять изменения в сенсорных системах во время длительного космического путешествия.
Во время космического полета космонавты находятся в экстремальных условиях. Это, а также тот факт, что в окружающей среде происходят незначительные изменения, приведут к ослаблению сенсорного воздействия на семь чувств астронавтов.
Космический полет требует гораздо более высоких скоростей, чем наземный или воздушный транспорт, и, следовательно, требует использования топлива с высокой плотностью энергии для запуска и рассеивания большого количества энергии, обычно в виде тепла, для безопасного входа в атмосферу через атмосферу Земли.
Поскольку ракеты имеют потенциал возгорания или взрывного разрушения, в космических капсулах обычно используется своего рода система аварийного спасения , состоящая из установленной на башне твердотопливной ракеты для быстрого отвода капсулы от ракеты- носителя (используется на Меркурии , Аполлоне , и «Союз» , аварийная вышка сбрасывается в какой-то момент после запуска, в момент, когда прерывание может быть выполнено с использованием двигателей космического корабля), или же катапультные кресла (используемые на «Востоке » и «Джемини ») для вывоза астронавтов из капсулы и обратно на индивидуальное приземление с парашютом.
Такая система эвакуации при запуске не всегда практична для транспортных средств с несколькими членами экипажа (особенно космических самолетов ), в зависимости от расположения аварийных люков. Когда однолюковая капсула «Восток» была модифицирована в «Восход» на 2 или 3 человека , катапультное кресло для одного космонавта нельзя было использовать, и не было добавлено никакой системы аварийной башни. Два полета «Восхода» в 1964 и 1965 годах избежали неудачных запусков. В первых полетах на космическом шаттле были катапультные кресла и аварийные люки для пилота и второго пилота; но их нельзя было использовать для пассажиров, которые сидели под кабиной экипажа на более поздних рейсах, и поэтому их производство было прекращено.
Было только два прерывания запуска пилотируемого полета. Первый произошел на корабле «Союз-18а» 5 апреля 1975 года. Прерывание произошло после того, как система аварийного спасения была сброшена, когда отработавшая вторая ступень ракеты-носителя не смогла отделиться до того, как загорелась третья ступень, и корабль отклонился от курса. Экипажу наконец удалось отделить космический корабль, запустив двигатели, чтобы оторвать его от заблудившейся ракеты, и оба космонавта благополучно приземлились. Второй произошел 11 октября 2018 года при запуске корабля «Союз МС-10» . И снова оба члена экипажа выжили.
Первое использование системы эвакуации на стартовом столе перед началом пилотируемого полета произошло во время планового запуска корабля «Союз Т-10а» 26 сентября 1983 года, который был прерван из-за возгорания ракеты-носителя за 90 секунд до старта. Оба космонавта на борту благополучно приземлились.
Единственный погибший экипаж во время запуска произошел 28 января 1986 года, когда космический челнок « Челленджер» развалился на части через 73 секунды после старта из-за выхода из строя уплотнения твердотопливного ракетного ускорителя , что привело к выходу из строя внешнего топливного бака , что привело к взрыву топливо и отделение ускорителей. Все семь членов экипажа погибли.
Несмотря на постоянные риски, связанные с механическими неполадками во время работы в открытом космосе, ни один космонавт , выходящий в открытый космос, еще не погиб. Существуют различные требования безопасности к астронавтам, выходящим в открытый космос, включая использование тросов , а иногда и дополнительных якорей. В чрезвычайной ситуации, когда эти меры безопасности не срабатывают, астронавт, выходящий в открытый космос, скорее всего, улетит в космос, подталкиваемый какими-либо силами, действовавшими на астронавта в момент отрыва. Этого астронавта можно даже отправить во вращение, практически не прибегая к помощи, поскольку аэродинамические маневры, которые могли бы стабилизировать траекторию падения на Земле, не имели бы большого эффекта в почти идеальном космическом вакууме . При правильном угле и скорости астронавт может даже снова войти в атмосферу Земли , что приведет к тому, что он сгорит, прежде чем достигнет земли. У НАСА есть протоколы для таких ситуаций: астронавты будут носить аварийный реактивный ранец, который автоматически предотвратит любое падение. План НАСА гласит, что астронавты должны затем взять на себя ручное управление реактивным ранцем и вернуться в безопасное место. [ нужна цитата ]
Однако, если в реактивном ранце закончится 3 фунта (1,4 кг) топлива и если в непосредственной близости не окажется другого астронавта, который мог бы помочь, или если шлюзовой шлюз будет непоправимо поврежден, исход наверняка будет фатальным . В настоящее время не существует космического корабля, который мог бы спасти астронавта, плавающего в космосе, поскольку единственный корабль с готовым к спасению герметичным отсеком — « Спейс Шаттл» — вышел из строя 12 лет назад. Через соломинку в шлеме космонавта можно получить примерно один литр воды. У астронавта будет примерно 7,5 часов воздуха для дыхания, прежде чем он закончится, что, вероятно, приведет к смерти от удушья . [91]
Пилот-одиночка «Союза-1» Владимир Комаров погиб, когда парашюты его капсулы отказали во время аварийной посадки 24 апреля 1967 года, что привело к крушению капсулы.
1 февраля 2003 года экипаж из семи человек на борту космического корабля «Колумбия» погиб при входе в атмосферу после успешного завершения миссии в космосе . Усиленный углерод-углеродный тепловой экран передней кромки крыла был поврежден куском замерзшей пенопластовой изоляции внешнего бака , который откололся и ударился о крыло во время запуска. Горячие газы при входе в атмосферу проникли в конструкцию крыла и разрушили ее, что привело к разрушению орбитального корабля .
Существует два основных варианта искусственной атмосферы: либо подобная земной смесь кислорода и инертного газа, такого как азот или гелий, либо чистый кислород, который можно использовать при давлении ниже стандартного атмосферного. Азотно-кислородная смесь используется на Международной космической станции и корабле «Союз», а чистый кислород низкого давления обычно используется в скафандрах для выхода в открытый космос .
Использование газовой смеси несет в себе риск возникновения декомпрессионной болезни (широко известной как «изгибы») при переходе в среду скафандра с чистым кислородом или из нее. Были случаи травм и смертельных случаев, вызванных удушьем в присутствии слишком большого количества азота и недостаточного количества кислорода.
Атмосфера с чистым кислородом несет в себе риск возгорания. В первоначальной конструкции космического корабля «Аполлон» перед запуском использовался чистый кислород при давлении, превышающем атмосферное. Электрический пожар начался в кабине Аполлона-1 во время наземных испытаний на стартовом комплексе 34 станции ВВС на мысе Кеннеди 27 января 1967 года и быстро распространился. Высокое давление, возросшее из-за пожара, не позволило вовремя снять заглушку крышки люка и спасти экипаж . Все трое астронавтов — Гас Гриссом , Эд Уайт и Роджер Чаффи — погибли. [95] Это привело к тому, что НАСА перед запуском использовало азотно-кислородную атмосферу, а чистый кислород низкого давления - только в космосе.
Миссия «Джемини-8» в марте 1966 года была прервана на орбите, когда двигатель системы ориентации застрял во включенном положении, отправив корабль в опасное вращение, которое поставило под угрозу жизни Нила Армстронга и Дэвида Скотта . Армстронгу пришлось отключить систему управления и использовать систему управления входом в атмосферу, чтобы остановить вращение. Корабль совершил аварийный вход в атмосферу, и астронавты благополучно приземлились. Наиболее вероятной причиной было короткое замыкание из-за разряда статического электричества , из-за которого двигатель оставался включенным даже в выключенном состоянии. Система управления была модифицирована таким образом, чтобы каждый двигатель был подключен к отдельной изолированной цепи.
Третья лунная экспедиция «Аполлон-13 » в апреле 1970 года была прервана, а жизнь экипажа — Джеймса Ловелла , Джека Свигерта и Фреда Хейза — оказалась под угрозой после отказа криогенного баллона с жидким кислородом на пути к Луне. Резервуар взорвался при подаче электроэнергии на внутренние мешалки в резервуаре, что привело к немедленной потере всего его содержимого, а также к повреждению второго резервуара, что привело к постепенной потере оставшегося в нем кислорода в течение 130 минут. Это, в свою очередь, привело к потере электроэнергии, подаваемой топливными элементами на командный космический корабль . Экипажу удалось благополучно вернуться на Землю, используя лунный десантный корабль в качестве «спасательной шлюпки». Было установлено, что отказ бака был вызван двумя ошибками: сливной штуцер бака был поврежден при падении во время заводских испытаний, что потребовало использования его внутренних нагревателей для выпаривания кислорода после предпусковых испытаний; что, в свою очередь, повредило электрическую изоляцию проводки вентилятора, поскольку термостаты на нагревателях не соответствовали требуемому номинальному напряжению из-за недопонимания поставщика.
Экипаж корабля «Союз-11» погиб 30 июня 1971 года в результате сочетания механических неисправностей; Экипаж задохнулся из -за разгерметизации кабины после отделения спускаемой капсулы от служебного модуля. Вентиляционный клапан кабины распахнулся на высоте 168 километров (104 мили) из-за более сильного, чем ожидалось, удара разрывных разделительных болтов, которые были предназначены для последовательного срабатывания, но на самом деле сработали одновременно. Потеря давления стала фатальной примерно через 30 секунд. [96]
По состоянию на декабрь 2015 года [update]в результате аварий на борту космического корабля погибли 23 члена экипажа. Более 100 человек погибли в результате несчастных случаев во время деятельности, непосредственно связанной с космическими полетами или испытаниями.
«По сути, мы присудили награду на основе поступивших нам предложений», — заявила Кэти Людерс, менеджер программы коммерческих экипажей НАСА, в ходе телеконференции с журналистами после объявления. «Оба контракта имеют одинаковые требования. Компании предложили стоимость, в пределах которой они могли выполнить работу, и правительство ее приняло».
[] часть космического корабля BFR, которая будет перевозить людей в суборбитальных полетах из пункта в пункт или в миссиях на Луну или Марс, сначала будет испытана на Земле в серии коротких прыжков. ... полномасштабный Корабль, совершающий короткие прыжки на высоту в несколько сотен километров и на поперечное расстояние ... довольно прост в использовании, поскольку не требуется теплозащитный экран, мы можем иметь большое количество запасного топлива и не нуждаться в нем большой коэффициент площади, двигатели Raptor для дальнего космоса.
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )