Космического полёта имитация

Определение "Космического полёта имитация" в Большой Советской Энциклопедии

Космического полёта имитация, создание (воспроизведение) на Земле условий, близких к условиям космического пространства и космического полёта. В таких условиях проводят испытания материалов и оборудования, проверяют правильность их подбора и расчёта и определяют их пригодность для работы в космосе, а также для тренировки людей, которые будут участвовать в космическом полёте. Имитируют условия космического полета для испытаний элементов конструкций ракет-носителей (верхних ступеней), космических аппаратов (спутников и пилотируемых космических кораблей), ракетных двигателей, радиотехнического оборудования (антенн и др.) и др. исследований.

Камеры для имитации космических условий обычно называют имитаторами. Имитаторы различного типа позволяют с определённой степенью точности воспроизводить отдельные параметры космического пространства. Это установки для имитации условий др. планет (например, Марса и Венеры); для изучения проблемы космического полёта человека и функционирования системы человек — машина, в частности для отработки операций на орбитальных станциях, а также проведения ремонта оборудования и спасения в аварийных ситуациях: для воспроизведения факторов, воздействующих на ракеты-носители на участке выведения (шум в сочетании с вибрацией, перегрузками и высокой температурой), и др. К имитаторам относится, например, барокамера, в которой испытывают целые космические корабли. Испытания электронного и механического оборудования проводят в центрифугах. «Водородную пушку» используют для создания условий вхождения космических аппаратов в атмосферу Земли и некоторых др. планет, «Пушка» представляет собой аэродинамическую трубу, в которой поток водорода со скоростью 48 000 км/ч обтекает космический корабль. В ней, в частности, проводят изучение влияния на различные материалы бомбардировки микрометеорных частиц. В больших установках используют вычислительные машины (ЭВМ) для автоматического управления процессом испытаний по заданной программе, автоматизируют запись, хранение и обработку информации, полученной в ходе испытаний. Существуют барокамеры для испытаний космического оборудования в условиях комбинированного воздействия различных факторов космического полёта (солнечной радиации, вакуума, перепада температур и т. д.). Однако нет такого устройства, в котором можно было бы полностью имитировать сразу все условия космического полёта. Практически невозможно построить барокамеру большого объёма, создав в ней характерное для космоса разрежение до 10^-14 н/м² (~10^-16 мм рт. ст.). В таких больших камерах удаётся создавать давление 10^-4 н/м² (10^-6мм рт. ст.), что соответствует разрежению на высоте около 330 км над Землёй. Такие условия вполне достаточны для испытания большинства узлов ракет-носителей и космических аппаратов, Для этого воздух откачивают последовательно ступенями или покаскадно, применяя паро-ртутные или паро-масляные диффузионные и криогенные вакуумные насосы. Кроме низкого давления, в барокамерах имитируют также освещенность и температуру в космосе. Солнечное излучение имитируют ртутными, ксеноновыми или дуговыми угольными лампами, которые обычно устанавливают вне камеры. Свет и тепло от этих источников системой отражателей направляются на кварцевые окна камеры, а затем через систему зеркал и линз, находящуюся уже внутри камеры, фокусируются и направляются на испытываемый объект. Для имитации низких температур (до—200 °С) стенки камеры имеют панели или змеевики, охлаждаемые протекающим по ним жидким азотом.

Человека, участвующего в космическом полёте, необходимо защитить от опасного воздействия вакуума, невесомости, метеорной пыли и различных излучений, меняющихся в широком диапазоне. Камеры для испытаний космического корабля, предназначенного для полёта с человеком на борту, имеют аналогичную конструкцию и работают так же, как и камеры для испытаний материалов и оборудования, но в них предусмотрена быстрая разгерметизация в случае аварийной ситуации. Например, при подготовке полёта человека на Луну в США были созданы специальные барокамеры. В барокамере из нержавеющей стали, имеющей высоту 36,5. м и диаметр 19,7 м, испытывали космические корабли «Аполлон». Дуговые лампы в потолке и стены с криогенным охлаждением позволяют создавать в камере температуру от —180 до 125 °С, близкую к температуре на поверхности Луны. Разрежение в камере может достигать 10^-5 н/м² (~10^-7 мм рт. ст.). В барокамере высотой 13 м и диаметром 10,6 м испытывали снаряжение космонавта для выхода и пребывания его в открытом космосе и проводили температурные испытания лунной кабины корабля «Аполлон» с участием человека. Дуговые угольные лампы в потолке камеры имитируют солнечную радиацию, а охлаждаемые стенки позволяют создать температурные условия космического пространства. В камере можно поддерживать давление до 10^-4 н/м² (~10^-6 мм рт. ст.).

Исследования воздействия возникающих во время полёта перегрузок на космонавтов, узлы и системы корабля ведут в центрифугах, на которых создают ускорения свыше 30 g с различной скоростью нарастания. Кабина центрифуги имеет три степени свободы, что позволяет создавать перегрузки, действующие на космонавтов в различных направлениях. Изменяя частоту вращения центрифуги, получают такие же ускорения, как и возникающие при старте, в момент отделения ступеней ракеты-носителя и т. д. Изучение влияния перегрузок при очень высоких скоростях их нарастания в течении коротких промежутков времени ведут в имитаторах линейных ускорений. В них же изучают действие перегрузок торможения, возникающих, например, при вхождении космического корабля в плотные слои атмосферы или при его возвращении на Землю. Имитацию условий невесомости, возникающей в любом космическом полёте, производят на специально переоборудованных самолётах. Внутрь самолёта, летящего по баллистической кривой, помещают макет космического корабля, и космонавт учится входить и выходить из него, есть, пить и т. д. Недостатком такой имитации является кратковременность периода невесомости (25—35 сек). На Земле нельзя всесторонне и полностью имитировать условия космического полёта, поэтому в период подготовки к полёту космонавты проходят обучение и тренировку на целом ряде специальных устройств, называемых тренажёрами. По принципу крепления (закреплены неподвижно пли могут перемещаться) тренажёры делятся на статические и динамические. Кроме того, по назначению различают 3 группы тренажёров: для ознакомления космонавтов с работой основных систем космического корабля; для изучения задач, которые космонавту предстоит решать в космосе, и накопления опыта для их выполнения: имитаторы полёта, на которых экипаж корабля тренируется в выполнении всего комплекса заданий, рассчитанных на полёт. Тренажёры, относящиеся к третьей группе, — статического устройства, по существу представляющие собой макеты космических кораблей, точно дублирующие внутреннее устройство натурных кораблей. В них воспроизводят шумы, которыми сопровождается запуск ракеты-носителя, воссоздают кинопроекторами и системами зеркал виды Земли и Луны, звёздного неба и их изменение при движении корабля по своей траектории. Приборы на панели управления дают необходимую информацию космонавтам. Показания приборов регистрируются счётно-решающими устройствами, сравнивающими показания с заданными параметрами и вносящими в эти показания соответствующие изменения. Имитаторы космического полёта позволяют экономить время и средства при разработке ракет-носителей и космических кораблей, знакомят космонавтов с условиями будущих полётов.

Лит.: Краткий справочник по космической биологии и медицине, М., 1967; Юрок А. Ю., Здравствуй, Вселенная! [Подготовка летчиков-космонавтов]. М., 1961; Медицинские проблемы безопасности полетов. Сб. ст., пер. с англ. и франц., М., 1962; Первые космические полеты человека, под ред. Н. М. Сисакяна и В. И. Яздовского, М., 1962; Человек в условиях высотного и космического полета, пер. с нем. и англ., М., 1960; Шарп М., Человек в космосе, пер. с англ., М..1971.
  Г. А. Назаров.