Skrydis į kosmosą

Skrydis į kosmosą – balistinis skrydis į kosminę erdvę. Skrydžius į kosmosą žmogus gali pilotuoti pats erdvėlaivyje arba jį valdyti per atstumą. Pilotuojamų erdvėlaivių pavyzdžiai yra JAV Apollo ir Space Shuttle programos bei Rusijos Sojuz programa. Tarptautinė kosminė stotis taip pat yra pilotuojamų skrydžių į kosmosą projektas. Nepilotuojamus skrydžius į kosmosą sudaro kosminių zondų paleidimas į Žemės orbitą ar kitų dirbtinių palydovų iškėlimas.
Skrydžiai į kosmosą naudojami kosmoso tyrinėjimams, kosmoso turizme ir ryšių palydovų veikloms.
Įprastai kosminis skrydis prasideda nuo raketos starto Žemėje, kurio metu varikliai suteikia energijos, reikalingos pasipriešinti Žemės Gravitacijai ir pakilti nuo planetos paviršiaus. Vėliau pakilę į kosminę erdvę aparatai lieka ten, sudega atmosferoje arba pasiekia tam tikrą kosminį kūną.

Istorija

Pirmasis teoriškai kosminį skrydį naudojant raketas aprašė škotų mokslininkas William Leitch 1861 m. darbe „Kelionė per kosmosą“. Labiau žinomas darbas apie keliones kosmose priklauso rusų mokslininkui Konstantinui Ciolkovskiui. Jo 1903 darbas vadinasi „Kosminės erdvės tyrimai naudojantis reaktyviniais įrenginiais“ (rus. Исследование мировых пространств реактивными приборами).
Pirmasis pasaulyje skystuoju kuru varomą raketą pagamino ir sėkmingai išbandė JAV profesorius ir išradėjas Robert H. Goddard. Jis tai padarė 1926 m. kovo 16 d.
Godardas ir jo komanda 1929–1941 m. laikotarpyje į orą paleido 34 raketas, kurios pakilo į maždaug 2,6 km aukštį bei pasiekė 885 km/val greitį.
Godardo darbai labai domino vokiečių mokslininką Wernher von Braun, kuris tapo pirmuoju šias technologijas išbandęs kaip ginklus. Jo pagaminta raketa V-2 tapo pirmąja pasaulyje skystuoju kuru varoma mažo nuotolio kovinė balistinė raketa. V-2 taip pat yra pirmasis žmonijos sukurtas aparatas, įskridęs į kosminę erdvę.
Vėliau Wernher von Braun pasidavė amerikiečiams ir kartu su savo mokslininkų komanda padėjo sukurti JAV kosminius aparatus. Vokiečio komanda sukūrė Explorer 1 – pirmąjį amerikiečių dirbtinį žemės palydovą, paleistą 1958 m. sausio 31 d. Jis išbuvo orbitoje 111 dienų ir atrado Van Aleno radiacijos juostą.
Wernher von Braun taip pat dalyvavo Saturnas V raketos nešėjos, kuri 1969 m. nuskraidino Apollo 11 į Mėnulį, kūrime.
Panašiu metu 1969–1972 m. Tarybų Sąjungoje slapta buvo kuriama N-1 raketa, turėjusi pasiųsti tarybinius kosmonautus į Mėnulį. Visi keturi jos pakilimai buvo nesėkmingi.

Paleidimas

Šiuo metu vienintelė galimybė objektui pasiekti kosminę erdvę yra raketos paleidimas. Kitos technologijos dar tik bandomos ir neturi tokio didelio pagreičio, norint įveikti Žemės gravitaciją. Raketos paleidimas vykdomas iš specialios paleidimo aikštelės kosmodrome. Čia yra galimybės tiek vertikaliems, tiek horizontaliems pakilimams. Dažniausiai kosmodromai statomi mažai gyvenamuose plotuose, atokiau nuo gyvenviečių, kad nelaimės atveju būtų padaryta kuo mažiau žalos, ir turi daugiau nei vieną paleidimo kompleksą.
Tinkamiausia vieta kosmodromui – ekvatorius. Ekvatoriuje paleista raketa nešėja geriausiai išnaudoja Žemės sukimąsi ir gali sunaudoti 10 % mažiau energijos nei paleista šiaurėje arba pietuose.
Raketų paleidimai numatomi pagal tam tikrą laiką, vadinama "paleidimo langais". Šie laikotarpiai nustatomi pagal Žemės ir tikslaus objekto (ar planetos) padėtį.

Kosmoso pasiekimas

Įprastai kosminė erdvės žemiausia riba vadinama Karmano linija. Ji yra 100 km virš Žemės jūros lygio. Šį aukštį gali pasiekti tik raketos. Kiti orlaiviai negali pasiekti šios ribos dėl deguonies trūkumo varikliams.

Astrodinamika

Kosminių kūnų judėjimą kosminėje erdvėje tiria astrodinamikos mokslas. Įvairūs skaičiavimai leidžia objektams atvykti į nurodytą erdvę ar planetą be papildomo variklių naudojimo.
Ne raketinės sistemos naudoja Saulės ir magnetines bures, gravitacinės pagalbos būdus, padedančius keisti kosminių erdvėlaivių padėtį ir greitį.

Atmosferinis grįžimas

Kūnai kosminėje erdvėje turi daug sukauptos kinetinės energijos. Siekiant saugiai grįžti į planetos paviršių jie turi įveikti atmosferos sluoksnį. Įprastai tam naudojami įvairūs procesai, padedantys apsisaugoti nuo atmosferos karščio įtakos. Atmosferinio grįžimo teoriją išrado JAV mokslininkas Harry Julian Allen. Pagal šią teoriją erdvėlaivis grįžta į atmosferą buku paviršiumi. To pasekoje mažiau nei 1 procentas kinetinės energijos virsta karščiu, kuris pasiekia patį erdvėlaivį, o visas kitas karštis patenka į atmosferą.

Nusileidimas

Mercury, Gemini ir Apollo misijos naudojo nusileidimą jūroje. Tokio nusileidimo metu specialią kapsulę iki Žemės paviršiaus nuleidžia parašiutas. Rusijos Sojuz misijos naudoją nusileidimą ant žemės. Šis būdas reikalauja didesnio parašiuto ir specialaus stabdymo raketa. Space Shuttle misijos erdvėlaivis nusileisdavo ant horizontalaus kilimo ir tūpimo tako.

Perėmimas

Po sėkmingo erdvėlaivio nusileidimo jo keleiviai ir daiktai gali būti saugiai paimti. Kai kuriais atvejais toks veiksmas naudojamas dar prieš patį erdvėlaivio nusileidimą, kuomet jam leidžiantis parašiutu nuo erdvėlaivio atskiriamas kitas skraidantis aparatas. Tam tikrais atvejais galimas ir objekto paėmimas ore. Tokį būdą naudodavo JAV šnipinėjimo palydovų Corona misijų metu.