astronautyka
 
Encyklopedia PWN
astronautyka
[gr. ástron ‘gwiazda’, nautikḗ ‘żegluga’],
kosmonautyka,
zespół wielu dyscyplin naukowych i technicznych zajmujących się przygotowaniem i realizacją lotów poza atmosferę Ziemi (loty kosmiczne), których głównym celem jest poznanie przestrzeni kosmicznej i znajdujących się w niej obiektów, przeprowadzenie specjalistycznych badań i eksperymentów naukowo-technicznych oraz zastosowanie techniki kosmicznej do celów użytkowych.
Astronautyka obejmuje poznawanie oraz analizowanie warunków i zjawisk towarzyszących lotom statków kosmicznych, tworzenie możliwości technicznych ich realizacji oraz badanie oddziaływań warunków lotu na psychofizyczny stan astronautów i możliwość ich adaptacji do tych warunków. W rozwiązywaniu zagadnień z zakresu astronautyki korzysta się z osiągnięć wielu gałęzi nauki (aerodynamiki, magnetohydrodynamiki, aeronomii, astrofizyki, planetologii, techniki rakietowej i in.). Badania naukowe nad realizacją lotów kosmicznych stały się możliwe dopiero wtedy, gdy uświadomiono sobie konieczność pokonania siły ciężkości przez nadanie statkowi kosmicznemu odpowiedniej prędkości (prędkość kosmiczna), zapewnienia bezpiecznego powrotu człowieka z lotu kosmicznego przez atmosferę Ziemi oraz stworzenia człowiekowi odpowiednich warunków biologicznych podczas lotu. Ideę rakiety wielostopniowej pierwszy przedstawił (1650) polski artylerzysta K. Siemienowicz. Teoretyczne podstawy astronautyki zostały stworzone w 1. połowie XX w. przez K. Ciołkowskiego, który opracował teorię ruchu rakiet oraz przewidział możliwość realizacji sztucznego satelity Ziemi; fundamentalny wkład w rozwój astronautyki wnieśli ponadto: R. Goddard, W. Hohmann, H. Oberth. Pierwsza rakieta jednostopniowa dużych rozmiarów została zbudowana w czasie II wojny światowej w Niemczech pod kierunkiem W. von Brauna (pierwszy start 1942); po II wojnie światowej nastąpił szybki rozwój techniki rakietowej (budowa rakiet wielostopniowych oraz rakiet dalekiego zasięgu w ZSRR i USA); rozwój elektroniki umożliwił dalszy postęp w technice sterowania rakietami; stało się też możliwe rozpoczęcie prac nad fizjologicznymi aspektami lotów kosmicznych z udziałem człowieka.
Praktyczna realizacja lotów kosmicznych wymagała pokonania istotnych problemów konstrukcyjno-technicznych oraz opanowania techniki wynoszenia obiektów kosmicznych na orbity wokółziemskie, a następnie trajektorie międzyplanetarne, jak również przeprowadzania zmian orbity podczas lotu; stało się to możliwe dzięki zastosowaniu wielostopniowych rakiet nośnych oraz silników rakietowych; istotnym problemem, zwłaszcza dotyczącym wypraw załogowych, było sprowadzenie statku z orbity na Ziemię, jego bezpieczne przejście przez atmosferę i łagodne lądowanie, co wiązało się z koniecznością opracowania niezawodnych układów ochrony (osłony) termicznej i lądowania oraz wyposażenia w nie statków. W miarę wzrostu stopnia złożoności misji kosmicznych niezbędne stało się również opanowanie operacji miękkiego lądowania (wykorzystywanych przez ekspedycje księżycowe w programie Apollo oraz wiele próbników planet Układu Słonecznego), jak również operacji rozłączania i łączenia statków bądź ich członów na orbicie, stosowanych wielokrotnie w różnych wyprawach kosmicznych (np. misje księżycowe programu Apollo, loty ku stacjom orbitalnym, misja Sojuz–Apollo i in.). Istotnymi etapami w rozwoju współczesnej astronautyki było umieszczenie na orbicie stacji kosmicznych oraz wprowadzenie do eksploatacji statków kosmicznych wielokrotnego użytku, co przez zwiększenie czasu przebywania astronautów w kosmosie i częstości lotów kosmicznych przyczyniło się do zwiększenia efektywność misji kosmicznych. Przedsięwzięcia te wymagały opracowania niezawodnych rozwiązań technicznych dotyczących układów sterowania, nawigacji, łączności, zasilania w energię, kontroli warunków lotu, klimatyzacji, lądowania i in., zapewnienia załogom warunków egzystencji wewnątrz statku, jak również podczas prac poza jego kabiną, co wiązało się ze stworzeniem odpowiednich warunków fizykochemicznych (skład atmosfery, ciśnienie, temperatura) w kabinie oraz skutecznej ochrony przed środowiskiem kosmicznym (promieniowanie kosmiczne, meteoroidy, aerodynamiczne nagrzewanie statku podczas przechodzenia przez atmosferę). Istotną kwestią było również przygotowanie i przystosowanie załogi do warunków lotu kosmicznego i jego oddziaływania na organizm ludzki (przeciążenia startowe, nieważkość, niedotlenienie, czynniki psychologiczne). Dodatkowym czynnikiem warunkującym realizację lotów kosmicznych było stworzenie infrastruktury urządzeń naziemnych, obejmującej kosmodromy, ośrodki dowodzenia i kontroli lotu, sieć stacji śledzących, ośrodki transmisji danych i in. W związku z rozwojem badań kosmosu i jego opanowywaniem powstało międzynarodowe prawo kosmiczne, stopniowo rozszerzane i uściślane.
Astronautyka odgrywa istotną rolę w procesie rozwoju cywilizacyjnego, zarówno pod względem poznawczym, jak i praktycznym. Umożliwia eksplorację przestrzeni Układu Słonecznego, poznawanie znajdujących się w nim ciał, ich właściwości i panujących tam warunków fizycznych. Dzięki obserwacjom wykonywanym przez specjalistyczne satelity astronomiczne w różnych zakresach promieniowania było możliwe odkrycie nowych klas obiektów kosmicznych, uległa zwielokrotnieniu liczba obserwowanych ciał, a także łatwiejsze stały się obserwacje bardzo odległych obiektów we Wszechświecie, powstałych we wczesnych stadiach jego ewolucji. Z kolei loty załogowe, zwłaszcza te połączone z długotrwałym pobytem astronautów w stacjach kosmicznych, umożliwiają zdobycie bezpośrednich informacji o wpływie warunków lotu na organizm ludzki w aspekcie fizycznym i psychicznym, możliwości jego adaptacji do tychże warunków, co jest niezbędne do określenia perspektyw i zakresu przebywania człowieka w kosmosie w większym niż dotychczas stopniu (np. zasiedlania przyszłych stacji kosmicznych). Specyfika warunków lotu kosmicznego (nieważkość) jest wykorzystywana także do celów technologicznych, np. wytwarzania unikatowych materiałów w warunkach mikrograwitacji. Astronautyka poprzez umieszczanie na orbitach wokółziemskich specjalistycznych satelitów wywiera coraz bardziej znaczący, praktyczny wpływ na wiele dziedzin życia na Ziemi, w szczególności w sferze telekomunikacji, łączności satelitarnej, meteorologii, nawigacji, monitorowania zasobów naturalnych, stanu wód, produkcji rolniczej itp. Astronautyka jest również pośrednim stymulatorem rozwoju, przez wymuszanie innowacyjnych rozwiązań technologicznych, m.in. w zakresie inżynierii materiałowej, a także elektronicznych, charakteryzujących się dużą niezawodnością, odpornością na ekstremalne warunki zewnętrzne, miniaturyzacją i energooszczędnością — z czasem znajdują one zastosowanie w urządzeniach codziennego użytku.
Realizacją lotów kosmicznych oraz praktycznym ich wykorzystaniem zajmują się wyspecjalizowane agencje kosmiczne (NASA, ESA, NASDA, Rosyjska Agencja Kosmiczna), organizacje i programy międzynarodowe (Intelsat, Inmarsat i in.) oraz instytucje wojskowe. W dotychczasowym podboju kosmosu największy udział miały USA i ZSRR, a w dalszej kolejności m.in.: Japonia, Francja, RFN, Wielka Brytania, Chiny, Indie (własne satelity i rakiety nośne). Prace badawcze i wymianę informacji prowadziły bądź prowadzą różne placówki naukowe, m.in.: w USA — Ames Research Center w Mofett Field (Kalifornia), Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie (Kalifornia), Goddard Space Flight Center w Greenbelt (Maryland), oraz liczne ośrodki uniwersyteckie — m.in. Instytut Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk w Moskwie, Instytut Magnetyzmu Ziemskiego, Jonosfery i Propagacji Fal Radiowych (IZMIRAN) w Troicku, centrum Europejskiej Agencji Kosmicznej ESTEC w Noordwijk (Holandia), a w Polsce m.in. Centrum Badań Kosmicznych PAN, Wojskowy Instytut Medycyny Lotniczej, Politechnika Warszawska i in. Funkcję koordynująco-informacyjną w zakresie astronautyki i badań kosmosu pełnią organizacje i stowarzyszenia międzynarodowe (COSPAR, Międzynarodowa Federacja Astronautyczna i in.) oraz krajowe (w Polsce Polskie Towarzystwo Astronautyczne).
Ilustracje
Misja Apollo 11, lądowanie na Księżycufot. NASA
Międzynarodowa stacja kosmiczna z podłączonym statkiem transportowym Progress fot. NASA
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia