Введение

Космический аппарат – это сочетание космического корабля и ракеты-носителя, которая выводит его в космос. Первые космические аппараты представляли собой одноразовые пусковые системы, использующие одно- или многоступенчатую ракету для вывода на орбиту относительно небольшого космического корабля по сравнению с общими размерами и массой аппарата. Ранним исключением являлся космический челнок, состоявший из многоразового орбитального аппарата, перевозившего экипаж и полезную нагрузку, поддерживаемого одноразовым внешним топливным баком и двумя многоразовыми твердотопливными ускорителями. В настоящее время частные компании разрабатывают многоразовые системы запуска. Первые космические корабли и аппараты иногда называли "космическими кораблями" – термин, пришедший из научной фантастики для обозначения гипотетического аппарата, способного путешествовать за пределы низкой околоземной орбиты и полностью пригодного для повторного использования, требующего лишь дозаправки, подобно самолёту.

История

В романе Жюля Верна "От Земли к Луне" 1865 года были предприняты успешные попытки запустить трёх человек в снаряде с целью посадки на Луну. В 1880 году газета The Pall Mall Gazette описала "Колумбиад" Верна как "космический корабль" — первое зафиксированное использование этого термина. Концепция "космического корабля" (или "ракетного корабля") получила дальнейшее развитие в научной фантастике двадцатого века, например, в "Флэш Гордоне", представляясь как самодостаточное, предположительно ракетное, цельное транспортное средство, способное достичь внеземного пункта назначения, сохраняя свою структуру и требуя лишь дозаправки, подобно самолёту. Реальные ракетные технологии не позволили этого реализовать; в то время как самолёт требует топлива, занимающего относительно небольшую долю от общего размера и массы, ракете необходим окислитель для работы в космическом вакууме. Она также не может использовать атмосферный воздух в качестве рабочего тела; эту функцию выполняют большой объём и масса топлива и окислителя. Кроме того, огромное количество энергии, необходимое для достижения хотя бы низкой околоземной орбитальной скорости, требует чрезвычайно высокой пропорции топлива к массе сухого аппарата. Более того, технологии конструирования середины двадцатого века не позволяли создать единый набор топливных баков, способных вместить достаточно массы для достижения требуемой скорости. Таким образом, многоступенчатые ракеты-носители стали необходимым конструкторским решением, когда космические полёты начались в конце 1950-х годов. Однако, начиная с 1990-х годов, велись разработки одноступенчатых космических аппаратов (SSTO) с такими проектами, как X-33, Roton, McDonnell Douglas DC-X и Skylon. К 2020 году большинство проектов SSTO оказались неудачными, за исключением Skylon, разработка которого продолжается.

Нынешние космические аппараты

Большинство космических аппаратов, используемых в настоящее время, являются одноразовыми, предназначенными для вывода на орбиту одной полезной нагрузки, но не для возврата и повторного использования. Они обычно состоят из нескольких ступеней, которые последовательно отделяются по мере набора скорости и высоты и выработки топлива. Многоразовые ракетно-космические системы способны выводить на орбиту несколько полезных нагрузок и могут быть возвращены для повторного использования после каждого запуска. В настоящее время единственными полностью многоразовыми космическими аппаратами являются New Shepard и SpaceShipTwo. Оба они выполняют суборбитальные космические полёты. SpaceX разрабатывает свою Starship как полностью многоразовый орбитальный космический аппарат.