Космічний літальний апарат (КЛА), апарат, призначений для польоту в космос або в космосі, наприклад ракети-носії (космічні ракети), штучні супутники Землі (ІСЗ) і ін. небесних тіл. Найменування КЛА — загальне, включає різні види таких апаратів, у тому числі що використовують і нереактивний принцип руху (наприклад, сонячне вітрило і ін.). Ракети-носії (космічні ракети) є засобом досягнення необхідної швидкості для здійснення космічного польоту КЛА, які можна розділити на 2 основних групи: а) навколоземні орбітальні КЛА, рухомі по геоцентричних орбітах, не виходячи за межі сфери дії Землі (ІСЗ); би) міжпланетні КЛА, які у польоті виходять за межі сфери дії Землі і входять в сферу дії Сонця, планет або їх природних супутників. При цьому розрізняють автоматичні КЛА (автоматичні ІСЗ(штучний супутник Землі), штучні супутники Луни — ІСЛ, Марса — ІСМ, Сонця — ІСС і т. п., автоматичні міжпланетні станції — АМС) і пілотовані (космічні кораблі-супутники, населені орбітальні станції, міжпланетні космічні кораблі). Велика частина вказаних типів КЛА вже створена; ведеться розробка міжпланетних кораблів для польоту і висадки на ін. планети, транспортних космічних кораблів багатократного використання і ін.
Політ КЛА ділиться на наступні ділянки: виведення — КЛА повідомляється необхідна космічна швидкість в заданому напрямі; орбітальний, на якому рух КЛА відбувається в основному за інерцією, за законами небесної механіки; ділянка посадки. У ряді випадків КЛА забезпечуються ракетними двигунами, що дозволяють на орбітальній ділянці змінювати (коректувати) траєкторію руху або гальмувати КЛА при посадці. Для сучасних КЛА, що використовують хімічні ракетні двигуни, протяжність ділянок польоту з працюючими двигунами (виведення, корекція, гальмування) значно менша, ніж ділянок орбітального польоту.
Ракета — єдиний доступний засіб для польотів в космічний простір. Максимальна швидкість ракети залежить від швидкості виділення реактивного струменя, визначуваного виглядом палива і досконалістю двигуна, і відношення маси палива до загальної (початковою) маси ракети, тобто від досконалості конструкції ракети, а також від маси корисного вантажу. Швидкість виділення реактивного струменя з двигуна при сучасних хімічних паливах складає 3000—4500 м/сек; при цьому одноступінчата ракета раціональної конструкції практично не здатна розвинути швидкість, необхідну для космічного польоту (близько 8 км/сек ) . Тому поширені складені ракети, в яких у польоті, у міру витрачання палива, відділяються частини конструкції (паливні баки, двигуни). Основні ракети, вживані в космонавтиці (ракети-носії), мають від 2 до 4 рівнів. Конструктивні схеми цих ракет вельми всілякі; їх відмітна особливість — мала відносна маса конструкції (разом з руховою установкою зазвичай не перевищує 10—12% від маси палива). Створення такої конструкції з високою жорсткістю і міцністю — складне технічне завдання. Ракета працює в дуже напружених режимах статичних і динамічних навантажень, тому необхідне максимальне використання міцності матеріалів, конструктивна досконалість окремих вузлів при значних розмірах конструкції в цілому. До складу устаткування ракети входить ряд систем і агрегатів для управління у польоті, розділення рівнів, наддуву паливних баків, регулювання подачі палива до двигунів і ін. Рухові установки космічних ракет, як правило, складаються з декількох двигунів, робота яких синхронізується.
Політ ракети по заданій траєкторії, стабілізацію її відносно центру мас, управління двигунами (регулювання тяги, включення і виключення), видачу команд на розділення рівнів забезпечує система управління. Вона є складним комплексом приладів і агрегатів (гіроскопічних, електронних електромеханічних і ін.) і у ряді випадків включає бортову електронну обчислювальну машину. Космічні ракети — одне з найбільших досягнень сучасної науки і техніки; створення ракетно-космічних комплексів вимагає високого рівня розвитку багатьох галузей науки і техніки — металургії, хімії, радіоелектроніки, обчислювальної техніки і багато чого ін.
Відмітна особливість більшості КЛА — здібність до тривалого самостійного функціонуванню в умовах космічного простору. У багатьох відношеннях (закони руху, тепловий режим і ін.) такі КЛА подібні до самостійних небесних тіл, на яких створені необхідні умови для роботи апаратури і існування людей. На КЛА є системи регулювання теплового режиму, енергоживлення бортової апаратури, управління рухом у польоті, радіозв'язки із Землею. У КЛА з екіпажем в герметичній кабіні забезпечуються необхідні умови для життя і роботи людини — здійснюється регенерація атмосфери з регулюванням її температури і вологості, постачання водою і їжею. Вирішення проблем життєзабезпечення екіпажа особливо складно для населених орбітальних станцій і міжпланетних кораблів. Багато КЛА мають системи для орієнтації в просторі. При орієнтації КЛА зазвичай виконуються певні функції (наукове спостереження об'єкту, радіозв'язок, освітлення сонячних батарей і ін.). Залежно від завдання точність орієнтації може складати від 10—15° до декількох кутових секунд. Зміна траєкторії (її корекція, маневрування КЛЛ, гальмування перед спуском на Землю або ін. планету і т. п.) необхідна для реалізації будь-якої досить складної схеми космічного польоту. Тому все пілотовані КЛА і більшість автоматичних КЛА забезпечені системою управління рухом і бортовими ракетними двигунами. Специфічною завданням є підтримка на борту КЛА необхідної температури. На відміну від наземних умов, в космічному просторі між окремими тілами здійснюється лише променистий теплообмін; на КЛА впливають зовнішні теплові потоки — випромінювання сонця, землі або ін. близької планети, зазвичай змінні (захід КЛА в тінь Землі, політ на різних видаленнях від Сонця). У свою чергу, КЛА повинен випромінювати в навколишній простір певну кількість тепла (залежне від поглинання зовнішніх теплових потоків і внутрішнього тепловиділення). КЛА зазвичай мають радіаційну поверхню (частина його оболонки або окремий радіатор-випромінювач), яка за рахунок спеціальної обробки володіє великим власним випромінюванням тепла при малому поглинанні його ззовні. Змінюючи теплоподвод до радіаційної поверхні і її власне випромінювання (наприклад, за допомогою спеціальних жалюзі), регулюють тепловий баланс КЛА, тобто його температуру. Для теплових процесів на борту КЛА характерна відсутність конвективного теплообміну у зв'язку із станом невагомості у польоті; тому одна з функцій системи терморегулювання — організація внутрішнього теплового режиму. Проблема енергоживлення бортової апаратури КЛА вирішується в декількох напрямах: а) використання сонячного випромінювання, що перетворюється в електроенергію за допомогою сонячних батарей, — спосіб енергоживлення, найширше вживаний на сучасних КЛА, — забезпечує тривалість роботи апаратури до декількох років; би) установка нових джерел струму з високою енерговіддачею на одиницю маси — паливних елементів, що виробляють електроенергію в результаті електрохімічних процесів між 2 робочими речовинами, наприклад киснем і воднем (отримана при цьому вода може використовуватися в системах життєзабезпечення пілотованих кораблів); у) вживання бортових ядерних енергетичних установок з реакторами і ізотопними генераторами. Хімічні джерела струму (акумулятори) застосовуються лише на КЛА з малим часом роботи апаратури (до 1—3 тижнів) або як буферні батареї в системах енергоживлення (наприклад, у поєднанні з сонячними батареями). Політ автоматичних і пілотованих КЛА неможливий без радіозв'язку із Землею, передачі на Землю телеметричної і телевізійної інформації, прийому радіокоманд, періодичних вимірів траєкторії руху КЛА, телефонного і телеграфного зв'язку з космонавтами. Ці функції виконують бортові радіосистеми і наземні командно-вимірювальні пункти (див. Космічний зв'язок ). Одна з найбільш складних проблем космічних польотів — спуск КЛА на поверхню Землі і ін. небесних тіл, коли космічна швидкість КЛА має бути зменшена до нуля у момент посадки. Можливі 2 способи гальмування КЛА: використання гальмівної реактивної сили; за допомогою аеродинамічних сил тих, що виникають при русі апарату в атмосфері. Для реалізації 1-го способу КЛА або його частина (апарат, що спускається) має бути забезпечений гальмівною ракетною руховою установкою і великим запасом палива тому спуск з ракетним гальмуванням застосовується лише для посадки на небесні тіла, позбавлені атмосфери, наприклад на Луну. Спуск з аеродинамічним гальмуванням вигідніший у ваговому відношенні і є основним при здійсненні посадки КЛА на Землю. При спуску по балістичній траєкторії перевантаження досягають 8-10; спуск по плануючій траєкторії коли на апарат, що спускається, окрім сили опору, діє і підіймальна сила, дозволяє зменшити ці перевантаження в 1,5-2 рази. На ділянці спуску при русі в атмосфері має місце інтенсивний аеродинамічний нагрів апарату, що спускається. Тому він забезпечується теплозахисним покриттям, що створюється на основі керамічних або органічних матеріалів, що володіють високою термостійкістю, малою теплопровідністю. В кінці траєкторії спуску, на висотах в декілька км., швидкість руху знижується до 150—250 м/сек. Подальше зниження швидкості перед приземленням здійснюється зазвичай за допомогою парашутної системи. На радянських кораблях «Схід» і «Союз» застосовувалася система м'якої посадки, що дозволяє зменшити швидкість приземлення практично до нуля. Конструкція КЛА відрізняється рядом особливостей, пов'язаних із специфічними чинниками космічного простори — глибоким вакуумом, наявністю метеорних часток, інтенсивної радіації, невагомості. У вакуумі змінюється характер процесів тертя, виникає явище т.з. холодної зварки, що вимагає підбору відповідних матеріалів для механізмів, герметизації окремих вузлів і ін. Дія найбільш дрібних метеорних часток на поверхні КЛА при тривалому польоті може викликати зміну оптичних характеристик ілюмінаторів, деяких приладів, радіаційних поверхонь і сонячних батарей, що вимагає спеціальних покриттів, особливої обробки поверхні і ін. Вірогідність метеорного пробою оболонки гермоотсеков сучасних КЛА невелика; для великих космічних кораблів і орбітальних станцій, що здійснюють тривалий політ, повинен передбачатися протиметеорний захист. Космічна радіація (потоки заряджених часток в радіаційному поясі Землі і при сонячних спалахах) може впливати на сонячних, батареї, деталі з органічних сполук і ін. елементи КЛА, тому у ряді випадків на них наносять захисні покриття. Особливі заходи приймаються для захисту космонавтів від сплесків космічної радіації. Висока надійність істотна для всіх видів КЛА, особливо за наявності екіпажа. Вона забезпечується комплексом заходів на всіх етапах створення і підготовки до польоту КЛА, включаючи підвищення надійності його елементів, апаратури і устаткування, строгий технологічний контроль на всіх стадіях виготовлення, ретельну відробіток систем і агрегатів імітацією умов космічного польоту, проведення комплексних предполетних випробувань і ін. Для підвищення надійності на КЛА застосовують дублювання, тріплірованіє, резервування окремих агрегатів і приладів, а також автоматичні схеми розпізнавання відмов приладів, а також елементів і їх заміни. Див. Космонавтика, РакетаШтучні супутники Землі, Штучні супутники Луни, Штучні супутники Марса, Штучні супутники Сонця, Автоматична міжпланетна станція, Космічний корабель, Орбітальна станція .
Літ.: Александров С. Р., Федоров Р. Е., Радянські супутники і космічні кораблі, 2 видавництва, М., 1961; Космічна техніка, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1964; Довідник по космонавтиці, М., 1966; Пілотовані космічні кораблі, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1968; Інженерний довідник по космічній техніці, М., 1969; Льовантовський Ст І., Механіка космічного польоту в елементарному викладі, М., 1970; Космонавтика, 2 видавництва, М., 1970 (Маленька енциклопедія); Освоєння космічного простору в СРСР. Офіційні повідомлення ТАСС(Телеграфне агентство Радянського Союзу) і матеріали центрального друку. 1957—1967 М., 1971.
