Путь в космос лежит через атмосферу. Это и хорошо, и пло­хо. Хорошо потому, что атмосфера может служить опорной сре­дой для тяговой системы, рабочим телом и источником энергии для ДУ, охлаждающим компонентом и рабочей средой для энергети­ческих агрегатов, источником тепловой энергии для ДУ и энерго­систем, использующих запас холода криогенных компонентов, размещаемых на борту, и т. п.

Но в то же время атмосфера в настоящее время считается од­ним из основных препятствий на пути в космос. Поясним это под­робнее.

При полете в атмосфере возникает аэродинамическое лобовое сопротивление полету. Сначала оно растет из-за увеличения ско­рости движения ракеты, а затем после достижения так называе­мых максимальных скоростных напоров начинает падать вследст­вие уменьшения плотности атмосферы с высотой. В среднем из-за наличия аэродинамического лобового сопротивления массовая от­дача, т. е. отношение массы выводимого полезного груза к полной стартовой массе ракеты, уменьшается на 3 — 5%-

Аэродинамическое лобовое сопротивление приводит к возник­новению аэродинамических нагрузок, т. е. изменяющихся во вре­мя полета распределенных давлений, действующих на все обте­каемые внешним потоком поверхности. Возникает необходимость ради нескольких секунд полета ракеты на максимальных скорост­ных напорах существенно упрочнять и утяжелять ее конструкцию, а также предусматривать специальные обтекатели для полезного груза, антенн и других элементов. Уменьшение массовой отдачи вследствие аэродинамического нагружения составляет в сред­нем 7%.

При работе ДУ возникает акустическое нагружение элемен­тов ракеты, вызванное акустическим излучением от сверхзвуковых струй. Особенно интенсивным оно бывает в первые секунды поле­та, а при достижении ракетой звуковой скорости практически ис­чезает совсем. Характерно, что относительная доля акустической энергии, передаваемой ракете от струй, растет с увеличением ее размеров. В связи с этим и снижение массовой отдачи растет с увеличением размеров и стартовой массы ракеты. Так, для легких ракет, предназначенных для выведения 10 т полезного груза, эта потеря составляет всего 1%. Для тяжелых ракет типа американ­ской ракеты «Сатурн-5», выводящей около 100 т полезного груза, потери составляют уже примерно 5%. И наконец, расчеты пока­зывают, что при создании сверхтяжелой ракеты, выводящей 1000 т полезного груза, эти потери составят 25%. При дальней­шем увеличении размеров и стартовой массы ракет эти потери возрастут, делая невозможным, например, создание работающей по современным принципам ракеты*, выводящей, скажем, 10 000 т полезного груза.

При разгоне ракеты в атмосфере из-за возникновения турбу­лентности в пограничном слое потока, обтекающего ракету, воз­никает сопротивление трению и так называемые псевдоакустиче­ские пульсации давления, борьба с которыми, а также необходи­мость звукоизоляции обитаемых отсеков приводит к потерям при­мерно 1% массы выводимого полезного груза. Для легких ракет это число меньше. Потери растут с увеличением размеров ракет, достигая для сверхтяжелых аппаратов (масса полезного груза

1000 т) 4%.

Псевдоакустические пульсации могут вызвать упругорезонанс-ные колебания обшивки ракеты (так называемый панельный флаттер), которые недопустимы.

При полете с околозвуковыми скоростями происходит пере­стройка потока в носовой части ракеты и на выступающих эле­ментах. Давление в этих зонах изменяется скачкообразно, созда­вая резкие ударные нагрузки на конструкцию. Потери в полезном грузе из-за бафтинга (так называется это явление) составляют около 1%, увеличиваясь для сверхтяжелых ракет до 3%.