В конце 9 века китайцы изобрели порох, который поначалу использовали для изготовления петард, которые они прикрепляли к кончикам стрел и пускали в сторону врагов. Взрывы пугали лошадей и сеяли панику. Очень скоро китайские оружейники заметили, что непрочно укрепленные петарды летели сами по себе: так был открыт принцип запуска ракеты. Вскоре порох стал широко применяться в военном деле, гранаты, пушки, ружья. Военные стратеги доверяли пушкам с прямой наводкой больше, чем неуправляемым ракетам, но воздушные снаряды оказались эффективными для поражения крупных целей. Именно изобретение пороха стало основой возникновения настоящих ракет. Ракеты стали совершенствовать. Со временем разные учёные высчитывали, сколько надо пороха, чтоб запустить ракету на луну. А так как с древних времён человек мечтал оторваться от Земли и достичь иные миры, мы пришли к тому, что стали изобретать космическую ракету. Ещё 400 лет назад было доказано возможность полётов в космос, но до середины 20 века полёты в космос были только в умах учёных и писателей-фантастов. И только два конструктора С.Королёв и В.фон Браун сделали мечту реальностью.
Советская наука и техника во второй половине 50-х годов одержала крупнейшую победу – разработана и запущена в космос первая в мире космическая ракета «Спутник» под руководством С.П. Королева. 4 октября 1957 года ракета была запущена и вынесла в космос искусственный спутник земли весом 836 г. Он был примитивным и назывался пс 1. Запуск состоялся на космодроме Байконур. Ракета справилась со своей задачей – она смогла вывести на орбиту первый искусственный спутник Земли. Разработка ракеты носителя «Спутник» предоставило новые возможности для научных исследований.
К отправке человека в космос ведущие советские специалисты готовились очень тщательно. Претенденты на роль первого космонавта (изначально их было 20) не являлись самыми лучшими асами, но в этом и не было необходимости — их отбирали по другим параметрам. Королёву, главному конструктору корабля-спутника «Восток-1» и пионеру практической космонавтики, требовался лётчик до тридцати лет, весом до семидесяти двух килограмм и ростом до ста семидесяти сантиметров, имеющий великолепное психофизическое здоровье. Такие требования были продиктованы сложностью космических полётов и конструкцией кабины модуля «Восток-1» — в ней помещался только один человек с определёнными данными. Плюс ко всему было необходимо, чтобы космонавт был настоящим коммунистом, а не беспартийным.
При конструировании «Востока» было придумано несколько простых, но весьма эффективных решений, которые потом использовались и на других космических ракетах. Сделать некоторые вещи в срок не получилось, и, например, по этой причине было принято решение не вставлять сюда систему аварийного спасения при старте. Вдобавок ко всему из конструкции уже строящегося корабля удалили вторую тормозную систему, дублирующую первую. Отказ от неё обосновали тем, что «Востока-1», войдя на не слишком высокую орбиту (до 200 километров), всё равно в течение десяти суток слетел бы с неё из-за торможения о высшие атмосферные слои и возвратился бы обратно на нашу планету. И систем жизнеобеспечения на корабле-спутнике тоже хватало максимум на десять суток.
Ракета-носитель – это разновидность баллистической ракеты, которая способна вывести полезную нагрузку за пределы атмосферы планеты. Как правило, РН имеют несколько ступеней, для их запуска используют вертикальный или воздушный старт. Ракеты космического назначения могут выводить грузы на низкие опорные, геопереходные и геостационарные (ГСО) орбиты.
Полезная нагрузка, доставляемая на орбиту, является лишь малой долей (ничтожные 1,5-2,0 %) от общего веса ракеты. Ее основную массу составляют элементы конструкции, а также окислитель и топливо. Получается, что РН поднимает в первую очередь саму себя и лишь в небольшой степени полезный груз.
Ракета «Ангара» – надежда российской космонавтики. Она должна заменить заслуженные, но уже устаревшие «Протоны»
Для повышения эффективности ракеты составляют из нескольких ступеней, каждая из которых имеет топливный бак и двигатель и, по сути, является самостоятельной ракетой. Ступени включаются одна за другой, работают до полного исчерпания топлива, а затем сбрасываются, уменьшая общий вес РН. Достичь космического пространства способна и одноступенчатая ракета, что было доказано еще немецкой «Фау-2», но она не может выйти на стабильную орбиту спутника планеты или вывести на него полезный груз.
Космическая отрасль является одной из наиболее высокотехнологичных, и её состояние во многом характеризует общий уровень развития промышленности и технологий в стране. Существующие космические достижения России по большей части основаны на достижениях СССР. На момент развала Советского Союза возможности СССР и США в космосе были примерно сопоставимы. В дальнейшем ситуация с космонавтикой в РФ стала постепенно ухудшаться.
Если не считать услуг по доставке американских астронавтов на Международную космическую станцию (МКС), которые возникли по причине отказа США от дорогостоящей программы Space Shuttle, то Россия во всём уступает США: практически нет успешных крупных научных проектов, сравнимых с отправкой марсоходов, развёртыванием орбитальных телескопов или отправкой космических аппаратов к удалённым объектам Солнечной системы. Стремительное развитие частных коммерческих компаний привело к существенному снижению доли Роскосмоса на рынке космических запусков. Поставляемые в США российские двигатели РД-180 в ближайшей перспективе заменят американские BE-4 от компании Blue Origin.
С высокой вероятностью в ближайший год США откажутся от услуг России в качестве «космического извозчика», завершив испытания собственных пилотируемых космических аппаратов (одновременно разрабатываются сразу три пилотируемых космических аппарата).
Последней точкой соприкосновения США и России остаётся МКС, срок существования которой подходит к концу. Если не будет реализован какой-либо отечественный или международный проект с российским участием, то пребывание российских космонавтов на орбите станет крайне эпизодическим.
Основным устоявшимся трендом, который в ближайшей перспективе должен привести к существенному снижению стоимости вывода полезной нагрузки на орбиту, является создание многоразовых ракет. В какой-то мере это уже происходит: заявленной целью компании SpaceX является снижение стоимости вывода грузов на орбиту в десять раз, а на текущий момент удалось сбить цену примерно в полтора раза.
Надо понимать, что многоразовое ракетостроение в его существующем виде (с возвратом первой ступени) находится на начальном этапе развития. Судя по тому, какой интерес к этому направлению проявили другие коммерческие компании, направление можно считать крайне перспективным. Прорывом в этом направлении может стать появление двухступенчатой ракеты-носителя (РН) BFR с полной многоразовостью обоих ступеней и ожидаемой надёжностью полётов на уровне современных авиалайнеров.
У российской космической отрасли также имеется несколько проектов многоразовых ракет-носителей разной степени проработанности.
Одним из наиболее активно продвигаемых проектов многоразовых ракет является «Байкал-Ангара». Перспективный модуль «Байкал» представляет многоразовый ускоритель (МРУ) первой ступени ракеты-носителя Ангара, разработанный в ГКНПЦ им. Хруничева.
В зависимости от класса ракеты (лёгкая, средняя, тяжёлая) должны применяться один, два или четыре многоразовых ускорителя «Байкал». В лёгком варианте ускоритель «Байкал», по сути, и является первой ступенью, что приближает концепцию ракеты «Ангара» в этом варианте к концепции Falcon-9 от SpaceX.
Особенностью многоразового ускорителя «Байкал» является возврат, осуществляемый самолётным способом. После отстыковки «Байкал» разворачивает поворотное крыло в верхней части корпуса и осуществляет посадку на аэродром, при этом может осуществляться манёвр на дальности порядка 400 км.
Недостатком концепции МРУ «Байкал» + РН «Ангара» можно считать то, что в среднем и тяжёлом варианте возвращаются только ускорители, первая ступень (центральный блок) РН теряется. Да и посадка одновременно четырёх МРУ при запуске тяжёлого варианта РН может вызвать затруднения.
В сентябре 2018 года первый заместитель генерального конструктора — средств выведения ракетно-космической корпорации «Энергия» Игорь Радугин, который руководил разработкой новой российской ракеты-носителя «Союз-5» и сверхтяжелой ракеты «Енисей», покинул свой пост и перешел на работу в частную компанию S7 Space. По его словам, компания S7 Space планирует создание ракеты «Союз-7» на базе разрабатываемой Роскосмосом одноразовой ракеты «Союз-5», которая, в свою очередь, является идеологическим наследником успешной советской ракеты «Зенит».
Как и в ракете Falcon-9, в РН «Союз-7» планируется осуществлять возврат первой ступени с помощью ракетодинамического маневра и вертикальной посадки с использованием ракетных двигателей. Для платформы «Морской старт» планируется разработать версию «Союз-7SL». В качестве двигателя РН «Союз-7» планируется использовать проверенный двигатель РД-171 (скорее всего его модификацию РД-171МВ), который может быть повторно использован до двадцати раз (10 полётов и 10 прожигов). Компания S7 Space планирует реализовать свою разработку в течение 5-6 лет. В настоящий момент «Союз-7» можно считать наиболее реалистичным проектом ракеты-носителя в России.