Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники

В качестве топлива для двигателя использовались жидкие углеводороды и кислород. Помимо этого, он предположил возможность подачи топлива посредством насоса, использования компонентов топлива для охлаждения двигателя.

Топливом для жидкостных ракетных двигателей могут являться унитарные (однокомпонентные), двухкомпонентные и трехкомпонентные смеси либо различные химические соединения, которые способны участвовать в реакции разложения с выделением тепла.

В однокомпонентных двигателях применяется топливо, которое, взаимодействуя с катализатором, разлагается и образует горячий газ. Они характеризуются малой величиной удельного импульса (150—250 м/с) и простотой конструкции. Например, струйные двигатели (простейшие однокомпонентные двигатели) применяются в устройствах маневрирования космонавтов, так как в этих условиях недопустимо тепловое воздействие и необходима максимальная простота конструкции. Обычно используются в составе систем ориентации и стабилизации. Чаще всего в качестве топлива применяют топливо так называемой раздельной подачи, которое состоит из двух компонентов, смешиваемых непосредственно при подаче в камеру сгорания. В качестве горючего вещества в составе двухкомпонентного топлива могут использоваться керосин, аммиак, спирты, а в качестве окислителя выступают такие вещества, как жидкий кислород, перекись водорода, азотная кислота.

Необходимым условием работы жидкостного двигателя является наличие системы зажигания, хотя некоторые вещества при смешивании образуют самозажигательную смесь и не требуют наличия системы зажигания.

По способу подачи топлива различают два типа двигателей: с вытеснительной подачей и с насосной подачей топлива. Для правильной работы двигателя необходима специальная система подачи топлива из баков и система автоматики, которая контролирует основные параметры работы двигательной установки. Наиболее распространенной является насосная система подачи топлива.

В начале 70-х гг. прошлого века в СССР и США начались работы над созданием трехкомпонентного двигателя, который бы позволил уменьшить объем и массу установки. Принцип работы заключается в следующем: в момент запуска двигатель работает на смеси кислорода и керосина, а затем переключается на жидкий кислород и водород. Реализация этой идеи позволяет создать одноступенчатую ракету, хотя при этом наблюдается значительно усложненная конструкция. Можно выделить несколько направлений развития жидкостных ракетных двигателей: повышение эффективности топлива, которая определяется соотношением удельного веса и создаваемой удельной тяги; поиски новых типов топлива, которые обеспечат лучшие показатели. Помимо этого, необходимо постоянно совершенствовать конструкцию двигателя – уменьшение веса, размеров, повышение надежности и, конечно, увеличение ресурса.

Зонд космический – автоматический космический аппарат, иногда с возможностью дистанционного управления с поверхности Земли, основной целью которого является исследование космического пространства либо тестирование каких-либо технологических новинок. В отличие от высотных зондирующих ракет космические зонды рассчитаны на работу на расстояниях, превышающих радиус Земли. Первым космическим зондом считается «Луна-1», запущенный Советским Союзом 2 января 1959 г. Аппарат был выведен на гиперболическую орбиту относительно Земли, двигаясь по которой впоследствии прошел вблизи Луны и, покинув сферу действия тяготения Земли, стал первой искусственной планетой Солнечной системы. Дальними космическими зондами называют аппараты, выводимые на гелиоцентрические орбиты и предназначенные для исследований Луны, Марса, Венеры и других планет Солнечной системы.

В отечественной литературе название «дальний зонд» не используется, более распространены названия «автоматические межпланетные станции», «лунные станции» и т. п. «Зонд» – название серии автоматических межпланетных станций (дальних космических зондов), которые запускались Советским Союзом с 1964 г. Основное предназначение – отработка дальних космических полетов и изучение космического пространства. Первые три аппарата серии «Зонд» имели массу 950 кг. В их оборудование входила система астроориентации (по Солнцу, звезде Канопус и планете Земля), двигательная установка, обеспечивающая по мере необходимости коррекцию курса. Солнечные батареи обеспечивали энергопитание аппаратуры. Аппарат «Зонд-2» был запущен в направлении планеты Марс и оснащен сразу 6 электрореактивными плазменными двигателями, которые служили средством коррекции траектории. Последующие аппараты предназначались для отработки и совершенствования техники полетов к Луне и дальнейшего возращения на Землю. С пятым запуском аппарата серии «Зонд» была успешно опробована техника возращения космического аппарата на Землю. Со следующим запуском была отработана техника управляемого приземления, что позволило 17 ноября 1978 г. спустить «Зонд-6» в заданном районе Советского Союза.

Научные измерения на борту космических зондов реализуются с использованием различных приборов, составляющих комплекс бортовой аппаратуры, фотографических исследований. Передача данных на Землю осуществляется по телеметрическим либо телевизионным каналам, а также некоторые из аппаратов серии «Зонд», межпланетная станция «Луна-16» доставляли данные на поверхность Земли в возвращаемом аппарате. Вывод космических зондов на траекторию, в том числе и посадка, осуществляется с промежуточной орбиты искусственных спутников Земли. При помощи космических зондов были получены первые сведения о различных областях околоземного пространства Земли, исследована магнитосфера планеты. С помощью аппаратов «Луна-1», «Луна-2» открыт и исследован солнечный ветер, что имело колоссальное значение для изучения динамики магнитных бурь и изучения прочих геофизических явлений, обусловленных солнечно-земными связями. В связи с ежегодным увеличением количества запускаемых зондов была разработана и внедрена международная система регистрации и обозначения космических зондов, хотя в национальных программах исследований космического пространства часто присваиваются собственные названия «Луна», «Маринер» и т. п.

США представляли аппараты серии «Пионер». Это были автоматические космические зонды – спутники Солнца. Первым зондом США, достигшим второй космической скорости, считается «Пионер-4», запуск которого был осуществлен 3 марта 1959 г. Его траектория пролегла слишком далеко от поверхности Луны, что не позволило получить качественные фотографии. Серия «Лунар орбитер» была разработана НАСА для получения качественных изображений больших областей лунной поверхности. Все пять аппаратов, запущенных с 1966 по 1967 г., сработали на «отлично», передав на Землю первое детальное изображение почти всей поверхности Луны. Нельзя не упомянуть единственный зонд, который осуществил передачу данных исследований с ближайшей к Солнцу планеты Меркурий. «Маринер-10», совершивший три полета с 1974 по 1975 г., использовав притяжение Венеры, изменил свою орбиту и обеспечил себе траекторию движения, необходимую для последующего достижения Меркурия. Исследования показали, что поверхность Меркурия окружена безвоздушным пространством и имеет температуру, достаточную для плавления олова, цинка и свинца. Некоторые из космических зондов в ходе своей работы покидают пределы Солнечной системы, как это заложено в траектории космических зондов «Пионер-10» и «Пионер-11». Траектория зонда «Пионер-10» такова, что после пролета вблизи планеты Юпитер, он вышел за пределы Солнечной системы и направляется к звезде Альдебаран в созвездии Тельца, неся на себе земное послание, которое получат иные миры через 2 млн лет.