Вступ
Актуальність теми: Україна – одна з небагатьох країн світу, в якій авіакосмічна промисловість має досить високий рівень розвитку. В наш час велике значення в житті всього людства має авіація і космонавтика.
Безперечно, причетність країни до цивілізованого світу визначається ще й рівнем її участі в авіакосмічній діяльності. А на планеті не так уже й багато держав, які могли б конкурувати з Україною у сфері авіакосмічних технологій. Це свідчить про те, що за роки незалежності вона не лише зберегла величезний потенціал, який дістався у спадок після розвалу Союзу, а й значно примножила його. Власне, авіакосмічна галузь України є однією з небагатьох, які забезпечують сталий розвиток нашої економіки, і має реальні перспективи виходу на міжнародні ринки високотехнологічної продукції. Причини такого успіху в тому, що нині наша держава має всі складові – наукову, технологічну, виробничу і кадрову – для здійснення повномасштабних авіаційних чи космічних проектів.
Мета і завдання роботи полягає у теоретичному обґрунтуванні таких питань: Українські сторінки в історії космонавтики; Потенціал космічної промисловості; Технологія; Перспективи космічної промисловості.
Об'єктом дослідження є космічна галузь України.
Предметом дослідження є ракетобудування, як одна з важливих складових цієї галузі.
Методи дослідження: методологічною основою роботи є історикологічний та системно-структурний підходи для аналізу явищ і процесів.
Джерельною та статистичною базою є література представлена в бібліографічному списку.
1. Українські сторінки в історії космонавтики
Перша сторінка української космонавтики була написана ще 1881 року, коли виходець із міста Короп, що на Чернігівщині, Микола Кибальчич запропонував оригінальний проект літального апарату, який призначався для польоту людини в космос.
Минає майже півсторіччя, й у 1916 році уродженець Полтави Олександр Шаргей (у 1921 році він буде змушений змінити ім'я та прізвище на «Юрій Кондратюк») починає розробляти тему космічних польотів. Вислідом цих роздумів був самобутній проект польоту на Місяць та інші небесні тіла. Опублікувати його він зміг лише власним коштом – у невеликій книзі «Завоювання міжпланетних просторів», яка побачила світ у Новосибірську в 1929 році. Здавалося б, і цей проект залишиться нереалізований. Але коли спеціалісти Національного агентства США з космічних досліджень готували висадку людини на Місяць, вони пригадали і використали ідею Кондратюка-Шаргея: на Місяць спускається лише місячний модуль, а космічний корабель чекає на нього на довколомісячній орбіті. За визнанням самих американців, такий підхід дозволив зекономити не один мільйон доларів. Рівно сорок років чекав уже опублікований – після 12 років «вилежування» – проект своєї реалізації.
Та практичне ракетобудування в Україні розпочалося набагато раніше. У 1815 році зайнявся розробкою бойових ракет іще один полтавчанин – Олександр Засядько. Його ракети літали, хоч і не набагато, але все ж далі, ніж найкращі тодішні європейські зразки, їх широко використовували під час воєнних дій. Ракетні установки Засядька стояли на кораблях Дунайської флотилії та Чорноморського флоту. Були у Засядька і прототипи легендарних «катюш» часів Другої світової війни: великі станини на 36 ракет. Із яких можна було зробити залп.
Значний внесок у розвиток ракетобудування зробив видатний учений-аеродинамік, дослідник реактивного та ракетного руху Георгій Проскура. Під його керівництвом, починаючи з 1930 року, в Харківському авіаційному інституті досить плідно працювала група вчених-однодумців. Група досліджувала питання, пов'язані з освоєнням космосу.
Вчився в Київському авіаційному інституті, закінчив його, після чого декілька років там же й викладав видатний конструктор ракетної та космічної техніки Володимир Челомей. Паралельно працював в інституті прикладної математики і механіки Академії наук. У 1942 році Челомей створив пульсуючий повітряно-реактивний двигун. Його керівництву зобов'язані своїм народженням супутники серій «Протон» і «Політ».
Багато українців зробили вагомий вклад в розвиток ракетобудування та космонавтики. Серед яких В.П. Янгель, С.П. Корйіьов, Григорій Косунька та багато інших конструкторів і космонавтів України. Всі знають про першого космонавта незалежної України Леоніда Каденюка. Багато хто пригадає одного з перших космонавтів планети українця Павла Поповича.У космосі побували майже два десятки космонавтів – вихідців із України. Вони – наші земляки, і ми повинні пишатися цим.
2. Потенціал космічної промисловості
Ракетно-космічна галузь України має значний економічний та науково-технічний потенціал. На початок 1992 р. В Україні налічувалося близько 600 спеціалізованих підприємств, які брали участь у створенні ракетно-космічної техніки і на яких працювало понад 250 тис. кваліфікованих спеціалістів.
Для успішного розвитку галузі необхідно вирішити дна найважливіших завдання використання технологій – ефективного використання потенціалу космічної галузі у сфері високих технологій (комерціалізація технологій) і залучення сучасних іноземних технологій для виробництва товарів загального споживання. Україна має третій після США та Росії ракетно-космічний комплекс. Але у рейтингу космічної активності Україна – на 5-му місці. Попереду – Сполучені Штати, Росія, Китай та Європейське космічне агентство. Ракетно-космічну галузь України складають близько 30 підприємств різних форм власності. Більша частина – державні підприємства, решта – акціонерні товариства. Усі вони входять до сфери управління НКАУ. Державні підприємства підпорядковані НКАУ безпосередньо, в акціонерних товариствах агентство має контрольні чи блокуючи пакети акцій. Попередній аналіз чинної системи управління підприємствами галузі показує її значні недоліки. Принципово для України – повідомили в Національному космічному агентстві – освоєння космосу винятково в мирних цілях. Найбільше славлять космічну Україну ракетоносії. На них існує великий попит. Вітчизняні експерти пояснюють, українські ракети дешеві, надійні і екологічно чисті. Україна є однією з небагатьох країн світу, які мають потужну космічну галузь. Після розпаду СРСР ми отримали майже третину радянського космічного потенціалу. На фоні подальшого прогресуючого занепаду економіки в цілому, космонавтику вдалося не лише зберегти, а й успішно продовжувати її славні традиції. Ракетно-космічний комплекс країни налічує близько 40 підприємств та науково-дослідних Інститутів, які мають неабиякий досвід у розробці та виготовленні ракетоносіїв, космічних апаратів, двигунів, систем керування та телеметрії. За роки незалежності підготовлені проекти, які дали змогу здійснити близько 50 запусків наших ракетоносіїв. Цими носіями було винесено на орбіту понад 80 супутників. Частина розроблених технологій не мають аналогів у світі.
Дніпропетровськ – столиця ракетобудування
З 1960 по 1987 роки Дніпропетровськ вважався закритим містом, оскільки на його території розташовувався Південний машинобудівний завод. Завод і до цього дня залишається режимним підприємством.
У 1951-ому році заводчани отримали урядовий наказ, який рекомендував приступити до виготовлення ракет. Під керівництвом головного конструктора С. Корольова була створена ракета Р-1 (SS-1 по класифікації НАТО), а незабаром і Р-2, Р-3 (SS-2, SS-3). Активно використовуючи сучасні технології, конструктори заводу приступили до проектування нових ракет. Так з'явилася ракета 8К63 (SS-4), яка працювала на висококиплячих компонентах палива.
В ті роки ракетобудуванням займалися в Дніпропетровську і в Москві. Конструктори Туполев, Янгель, Корольов, Лавочкин та інші внесли величезний вклад до розвитку ракетобудування нашої колишньої великої країни. Але найдосконалішою бойовою ракетою стала ракета 15А18М (SS-18), виготовлена фахівцями «Південмашу». У 90-і роки вона була визнана кращою в світі серед міжконтинентальних балістичних ракет. Американці дали їй прізвисько «Сатана», а заводчани називають «невидимкою».
Коли Україна стала без'ядерною державою, «Південмаш» припинив випуск ядерних ракет. У той час на підприємстві було скорочено до 40% працівників. Але і сьогодні «Південмаш» залишається одним з найбільших промислових гігантів в Європі, на якому працюють більше 14 тис. чоловік. Кваліфікованих фахівців тут цінують високо і жалкують, що молодь не дуже прагне освоювати хитромудру космічну науку. Хоча в Дніпропетровську існує Центр молодіжного утворення космічної галузі, в якому і готують фахівців для «Південмашу». Приходять на завод і випускники фізико-технічного факультету Дніпропетровського національного університету, Харківського політтеху. А бувалі ракетобудівники свого часу закінчували Московське вище технічне училище імені Баумана.
За 65 років на підприємстві створено 10,5 тисяч одиниць продукції ракетно-космічної техніки, з них 400 космічних апаратів. У травні 2009 р. була виготовлена 101-а ракета. Підприємство веде зовнішньоекономічну діяльність в 23 країнах світу. За даними, у 2006 році в порівнянні з аналогічним періодом 2005-го, обсяги виробництва збільшені на 179,8%, а реалізація готової продукції – до 174,5%. Виконання планів виробництва й реалізації становлять 161,6% й 177,2% відповідно. Середньомісячна заробітна плата на підприємствах галузі з початку року виросла на 16,9% і становить 887,4 грн. Основними замовниками продукції «Південмашу» є Росія, Америка, Франція, Англія і інші країни. За участю «південмашу» здійснюється унікальний міжнародний аерокосмічний проект «Морський старт» (ракети стартують з плавучої платформи з акваторії Тихого океану) та інші Українсько-Бразильські і Українсько-Американські проекти.
Сьогодні по виробництву ракетоносіїв Україна займає третє місце в світі після Росії (друге місце) і Америки. І це при тому, що фінансування космічної галузі в нашій країні не йде ні в яке порівняння з вище вказаними країнами. Та все ж південмашівці виграють тендери і здійснюють задумане ними. Не розраховуючи на державну підтримку, своїми силами в квітні 2009 року тракторне виробництво заводу випустило вдосконалену модель трактора 8244.2М. Планується, що його виробництво стане серійним.
Хоча державне фінансування вітчизняної космічної галузі становить лише 7–8%, вона є найбільш екпортно – та конкурентоспроможною. Тут зосереджений високий науковий, інтелектуальний, технічний та виробничий потенціал. Показовим є факт, що 47% працюючих у галузі мають вищу освіту, отже не дарма найбільша кількість технологій, які ми називаємо «високими», припадає саме на космос. Політика нашої держави, політика керівництва космічної галузі України спрямована на те, щоб підтримувати ці технології, розвивати їх та впроваджувати в інші галузі господарства, підвищуючи ефективність економіки країни. Для цього космічна галузь «повинна стати самодостатньою та самоокупною».
Великі досягнення потребують великих капіталовкладень, і для успішного впровадження високих технологій також необхідні кошти. Наразі створені надзвичайно привабливі умови для інвестування у космічну справу. Жодна галузь народного господарства України не має таких пільг. Це і прискорені темпи амортизації, пільги на ввезення-вивезення ракетної техніки, які Істотно підвищують конкурентоспроможність тощо. Ракетобудівники пропонують потенційним інвесторам ознайомитися з цікавими проектами і вкласти в них кошти. За участю українських підприємств космічної галузі були напрацьовані чотири головні проекти: «Морський старт», «Дніпро», «Наземний старт» та «Циклон-4».
«Морський старт» успішно реалізує ідею використання морської платформи для комерційних запусків космічних апаратів з екваторіальної зони Світового океану. З метою запобігання політичним ризикам при реалізації міжнародного комерційного проекту «Морський старт» Урядом України спільно з Світовим банком створено систему захисту іноземних інвесторів від політичних ризиків в Україні, яка забезпечила залучення до проекту іноземних фінансових ресурсів у розмірі 100 млн. дол. без жодних витрат з бюджету України. Учасниками проекту й засновниками спільного підприємства «Сі Лонч» є українське підприємство «Південмаш» разом з КБ «Південне» та компанії «Боїнг» (США), «Кварнер» (Норвегія), «Енергія» (Росія). Для реалізації проекту здійснено модернізацію української ракети-носія «Зеніт-2» на триступінчату ракету-носій «Зеніт-3 SL». У 1998 році «Зеніт» виграв тендер ракети-носія проекту. На думку керівництва консорціуму «Морський старт», українська ракета є однією з найбільш надійних і екологічно чистих у світі. Це єдина ракета, передстартова робота якої повністю автоматизована, і яка може споряджатися в горизонтальному положенні. Американські ділові і фінансові кола виявили зацікавленість в перспективах використання «Циклону» як однієї з найсучасніших ракет-носіїв, що відповідають всім міжнародним вимогам і тенденціям розвитку світового космічного ринку. Ракета-носій «Циклон» дозволяє виводити на низькі орбіти (до 800 км) до 4 т корисного навантаження. Вартість одного пуску становить менше 40 млн USD. Це дешевше і вигідніше, ніж запуск французької ракети-носія «Аріан» (близько 100 млн USD) і американських ракет подібного класу (близько 120 млн USD).
«Зенітові» підвладна будь-яка стихія. Крім запусків з моря, ракета використовується у проекті «Старт із пустелі», а у перспективі планується і така екзотична програма, як «Повітряний старт». Цілком ймовірно, що у недалекому майбутньому ракета-носій стартуватиме з літака «Руслан».
А «найкрасивішим» проектом фахівці вважають «Дніпро». В його основі лежить переобладнана у триступінчату ракету-носій «Дніпро» міжконтинентальна балістична ракета SS-18 «Сатана», що знімається з озброєння в Росії. Вона бере участь у тендері трьох найбільших європейських програм. Вже виведено на орбіту 6 космічних апаратів Великої Британії, Малайзії, Саудівської Аравії та Італії, в тому числі перший супутник римського університету. Фахівці відзначають, що сьогодні на світовому ринку космічних послуг з'явилася дуже важлива ніша – запуск малих супутників зв'язку. Саме невеликі апарати вагою близько 600 кг активно використовуватимуться у найближчому майбутньому. Для виведення їх на орбіту важкі дорогі ракети неефективні, а от ракеті «Дніпро» цілком під силу виконувати такі завдання. Керівники програми оцінюють обсяг необхідних інвестицій у 7 млн. доларів. За їх розрахунками, вкладені кошти повернуться вже у 2007 році, а до 2012–15 pp. – терміну технічної придатності SS-18 – можна отримувати чистий прибуток. За оцінками спеціалістів, для модернізації у РН «Дніпро» можуть бути використані близько 150 ракет SS-18, що нині перебувають на бойовому чергуванні, але згідно з міжнародними домовленостями мають бути знищені або використані з комерційною метою.
За оцінками, загальний вартісний обсяг ринку пускових послуг склав за десятирічний період 1997–2006 років 33,4 млрд. дол. Біля двох третин цього обсягу визначено за комерційними операторами, а решту – за урядовими космічними агентствами.
3. Технологія
КОСМІЧНА РАКЕТА – багатоступінчаста ракета для виведення космічних апаратів (штучних супутників Землі, АС, космічних кораблів) на орбіту супутника Землі чи міжпланетну трасу. Вона – єдиний засіб проникнення в космічний простір, найдосконаліший витвір рук людини, що тримає сьогодні рекорд швидкості й дальності польоту. Принцип реактивного руху, відомий ще з давніх-давен, людина Землі використала для проникнення в космічний простір лише в XX ст. саме завдяки створенню космічної ракети. Ідею використання космічної ракети як засобу космічного польоту подав і науково обґрунтував наш геніальний співвітчизник K. Е. Ціолковський.
Космічна ракета, або «ракетний поїзд», як називалась вона у Ціолковського, являє собою сукупність ракет-ступенів, що в міру витрати палива автоматично чи за командою з Землі відокремлюються від ракети, звільняючи її від зайвого вантажу. В польоті ракети-ступені працюють послідовно. Гігантську ракету-стрілу відриває від землі стартовий перший ступінь. Він найпотужніший, адже на нього припадає найбільше навантаження – подолати якомога швидше найгустіші шари земної атмосфери. На висоті кількох десятків кілометрів його паливні баки пустіють, двигуни стихають, і він відокремлюється від ракети, виконавши свою частку праці. Вступає в дію другий ступінь, і після закінчення роботи він теж відокремлюється, передаючи космічну естафету на включення двигунів наступного ступеня. I так, поки не буде досягнуто швидкості, потрібної для виведення космічного апарата на трасу польоту.
Саме за допомогою космічних ракет людина вступила у двобій з силами земного тяжіння і перемогла. А наскільки надійний її помічник у цьому, свідчать такі цифри. Потужність ракети, що вивела на орбіту космічний корабель «Восток-1» вагою 4725 кг, становила близько 15 млн. квт. Це майже у 25 раз більше, ніж потужність Дніпровської ГЕС. Загальна довжина ракети-носія «Восток» становила 38 м, а діаметр її біля основи – понад 10 м.
На початку польоту космічна ракета рухається строго вертикально, потім її траєкторія викривлюється за наперед наміченою програмою. Та частина траєкторії, на якій ще працюють ракетні двигуни, називається активною ділянкою (ділянкою розгону), після неї починається пасивна ділянка, де рух в основному визначається лише гравітаційними силами.
– А навіщо взагалі робити ракету багатоступінчастою? – спитаєте ви. – Хіба не можна створити таку одну велику потужну ракету, яка б розігнала космічний апарат хоча б до першої космічної швидкості? Виявляється, що ні. Можливості одноступінчастої ракети строго обмежені. I перший це зрозумів Ціолковський. Він навіть вивів формулу для швидкості v, яку розвиває ракета:
де c – швидкість витікання газів, m0 – початкова маса ракети, m – кінцева. 3 цієї формули випливає, що для досягнення швидкості 8 км/сек потрібно, щоб або c = = 6,4 км/сек, або 
= 45, тобто, щоб стартова вага ракети перевищувала кінцеву в 45 раз. I це без урахування атмосфери та сил тяжіння, які аж ніяк не можна нехтувати. Та й швидкості витікання у сучасних реактивних двигунів становлять лише 2,5–3,5 км/сек, чого явно не досить. Отже, єдино правильним лишається будувати складені ракети, які поступово розганятимуть апарат до першої чи другої космічної швидкості. Швидкості реактивного струменя сьогоднішніх ракетних двигунів досить, щоб трьома або чотирма ступенями здійснити запуск штучного супутника Землі чи міжпланетного корабля [41]. Ми є свідками стартів космічних ракет, що несуть у безодню космосу корисні вантажі (кораблі, станції тощо) вагою в кілька десятків тонн.
4. Перспективи космічної промисловості
Генеральний конструктор КБ «Південне» Станіслав Конюхов вважає наймасштабнішою розробкою наступного десятиріччя проект «Повітряний старт». Серед перспективних проектів він назвав також програму місячних досліджень. «Україна, будучи космічною державою, не має власного космодрому, оскільки територія країни густо заселена. Єдиний вихід – навчитися запускати ракети над океаном прямо з літака, як це вже роблять американці. Правда, вони таким чином виводять у космос легкі ракети. В українських конструкторів – сміливіші плани. В літак Ан-124 планують помістити важку
28-04-2015, 23:36