Kosmosa kuģii6

Kosmiskās raķetes

Derīgās kravas nogādāšanai kosmosā izmanto daudzpakāpju raķetes.
•Kosmosa kuģi

Cilvēks dodas kosmosā, lai paveiktu to, ko nespēj automāti.
•Kosmoplāni

Kosmoplāns startē kā raķete, bet nolaižas uz Zemes kā lidmašīna.
•Orbitālās stacijas

Orbitālās stacijas ir priekšposteņi cilvēku ilgstošai darbībai kosmosā.
•Mākslīgie pavadoņi

Pavadoņi nodrošina sakarus un navigāciju, veic Zemes virsmas novērojumus.
•Planētu zondes

Starpplanētu zondes pēta Saules sistēmas debess ķemeņus tiešā tuvumā.


Kosmiskās raķetes

Kosmiskā lidaparāta nogādāšanai orbītā izmanto nesējraķeti. Nesējraķetei parasti ir vairākas pakāpes, katrai no tām ir savi dzinēji un bākas, kurās iepildīta degviela un oksidētājs. Lidojuma laikā pēc degvielas izlietošanas pakāpes tiek atdalītas un nokrīt atpakaļ uz Zemes. Vairākumā gadījumu otrreizējai izmantošanai tās vairs nav derīgas, atskaitot ASV kosmoplāna Space Shuttle pirmo pakāpi.



Nesējraķetes Delta starta paātrinātāju atdalīšanās
ASV nesējraķetes Delta starta paātrinātāju atdalīšanās. NASA foto

Nesējraķetēs lieto gan šķidrās, gan cietās degvielas raķešdzinējus. Cietās degvielas dzinējiem ir vienkārša konstrukcija un liela jauda, taču to darbība ir grūti kontrolējama. Tos biežāk lieto nesējraķešu pirmajās pakāpēs kā starta paātrinātājus. Par cieto raķešu degvielu izmanto dažādu vielu maisījumu, kas spēj sadegt bez gaisa skābekļa klātbūtnes, piemēram, pulverveida alumīniju un amonija perhlorātu.

Šķidrās degvielas raķešdzinējus izmanto dažādās raķešu pakāpēs. To darbības princips ir sekojošs. Dzinēja kamerā padod degvielas un oksidētāja (vielas, kas uztur degšanu) maisījumu. Sadegot rodas gāzes, kas ar lielu ātrumu izlido pa dzinēja sprauslu. Par šķidro raķešu degvielu izmanto petroleju, šķidru ūdeņradi u.c., bet par oksidētāju - šķidru skābekli u.c. Šķidrās degvielas raķešdzinēju var iedarbināt vairākas reizes. Kosmiskajos raķešdzinējos cenšas izmantot tādu degvielu, kas rada vislielāko gāzu izplūdes ātrumu. No šī viedokļa vispiemērotākais ir ūdeņradis, kas rada gāzu izplūdes ātrumu vakuumā 4380 m/s.

Šobrīd kosmiskos startus aktīvi veic ASV, Eiropas kosmiskā aģentūra (European Space Agency, ESA), kas pārstāv Rietumeiropas valstu intereses, Japāna, Krievija un Ķīna.

Eiropas kosmiskā aģentūra, kurā ietilpst 15 Eiropas valstis un kuras galvenais darba virziens ir lietišķas ievirzes pavadoņu izstrādāšana un palaišana kosmosā, izmanto nesējraķetes Ariane modifikācijas (Ariane – 1, 2, 3, 4, 5). Jaudīgākā no tām ir Ariane – 5, kas spēj pacelt pārejas trajektorijā uz ģeostacionāro orbītu, t.i., orbītā ar augstu apogeju aptuveni 7 tonnas smagu pavadoni.

ASV savās kosmiskajās programmās ir lietojusi dažādas nesējraķetes, galvenokārt Atlas, Delta, Saturn un Titan. Kā augšējā pakāpe šajās raķetēs bieži tika izmantota pakāpe Centaur. Tāpat ASV intensīvi izmanto kosmoplānu Space Shuttle, kas sastāv no diviem starta paātrinātājiem, degvielas bākas un dzinējiem, kas uzstādīti orbitālajā lidmašīnā. Pati jaudīgākā nesējraķete pasaulē bija Saturn - 5, ar kuru tika sūtīti kosmiskie kuģi uz Mēnesi. Tā slējās 35 stāvu nama augstumā un tās starta masa bija 3000 tonnas. Raķetes diametrs pie pamatnes sasniedza 10 metrus un tās pirmās pakāpes dzinēji izlietoja 3 tonnas degvielas sekundē. Saturn - 5 varēja pacelt zemā orbītā 140 tonnas kravas. Šobrīd tik jaudīgas nesējraķetes vairs neizmanto.



Ariane - 5
ESA nesējraķete Ariane –5. ESA foto
Atlas - Centaur
ASV nesējraķete Atlas – Centaur. NASA foto
Delta
ASV nesējraķete Delta. NASA foto
Saturn - 5
ASV nesējraķete Saturn - 5. NASA foto

Titan
ASV nesējraķete Titan. NASA foto
Shuttle
ASV kosmoplāns Space Shuttle. NASA foto
Ciklon
Krievijas nesējraķete Ciklon. NASA materiāls
Proton
Krievijas nesējraķete Proton. NASA materiāls

Sojuz
Krievijas nesējraķete Sojuz. NASA materiāls
Zenit
Krievijas nesējraķete Zeņit. Boeing foto
H - 2
Japānas nesējraķete H - 2. NASA materiāls
CZ (Long March)
Ķīnas nesējraķete CZ (Long March). NASA materiāls

Krievijas galvenās nesējraķetes ir Sojuz, Proton, Zeņit un Ciklon. Raķetes Zeņit un Ciklon izmanto dažādu pavadoņu palaišanai, bet nesējraķeti Sojuz – tāda paša nosaukuma pilotējamo kosmosa kuģu pacelšanai orbītā. Ar raķeti Proton, kas šobrīd ir jaudīgākā Krievijas nesējraķete, kosmosā nogādā dažādas kravas, tai skaitā Starptautiskās orbitālās stacijas moduļus.

Japāna savu kosmisko aparātu palaišanai izmanto vairākas gan ar šķidro, gan cieto degvielu darbināmas nesējraķetes. Piemēram, 1994. gadā uzsāka lidojumus Japānas nesējraķete H – 2, kas spēj nogādāt pārejas trajektorijā uz ģeostacionāro orbītu 3 tonnas kravas. Ķīna savu pavadoņu palaišanai izmanto nesējraķetes CZ – 1, 2, 3, 4 (Long March) un to modifikācijas. Ķīnas nesējraķetes ir samērā jaudīgas, piemēram, raķete CZ – 2 spēj pacelt zemā orbītā gandrīz 9 tonnas kravas.

Nesējraķetes palaišanai izmanto kosmodromu. To visizdevīgāk iekārtot ekvatora tuvumā, kur vispilnīgāk var izmantot Zemes rotācijas ātrumu (465 m/s), jo kosmiskos lidaparātus parasti palaiž austrumu, t.i., Zemes griešanās virzienā. Savi kosmodromi ir ASV, ESA, Japānai, Kazahijai, Krievijai, Ķīnai un Indijai. No tiem pazīstamākie ir Kanaverala zemesraga kosmodroms Floridā ASV, Baikonuras kosmodroms Kazahijā, kuru izmanto Krievija, un Kuru kosmodroms Franču Gvajānā Dienvidamerikā, kuru izmanto ESA.

Taču raķetei nav obligāti jāstartē no zemes. Kopš 1990. gada ASV nesējraķete Pegasus tiek palaista no lielā augstumā lidojošas speciālas lidmašīnas. Veiksmīgi raķešu starti notiek arī no pārvietojamās platformas Sea Launch, kuru kopīgiem spēkiem izveidojušas vairākas starpautiskas kompānijas. Sea Launch platforma atrodas Klusajā okeānā tieši uz ekvatora. Derīgās kravas nogādāšanai kosmosā tiek izmantota Krievijas nesējraķete Zeņit.



Pegasus XL
Nesējraķete Pegasus XL zem lidmašīnas korpusa. NASA foto
Sea Launch
Raķetes starts no okeānā bāzētās platformas Sea Launch. Boeing foto


Kosmosa kuģi

Par kosmosa kuģi sauc pilotējamu kosmisko lidaparātu. Tas var kalpot kosmonautu un kravas nogādāšanai uz orbitālo staciju, vai arī veikt patstāvīgu lidojuma programmu, kā to dara kosmoplāna orbitālā lidmašīna (sk. nākošo nodaļu).



Apollo 11
ASV kosmosa kuģa Apollo starts. NASA foto
Sojuz
PSRS kosmosa kuģis Sojuz. Tam ir lodveidīgs orbitālais nodalījums un konusveidīgs nolaižamais aparāts, kas savienots ar dzinēju nodalījumu. NASA materiāls

Kosmosa kuģa lidojumam piemīt visas raksturīgās kosmiskā lidojuma fāzes. Pacelšanās (aktīvajā) posmā tas kustas ar lielu paātrinājumu, tāpēc kosmonauti izjūt spēcīgu pārslodzi - viņu svars pieaug vairākas reizes. Pēc nonākšanas orbītā dzinējus izslēdz un sākas lidojuma pasīvais posms. Iestājas bezsvara stāvoklis, kas līdzinās brīvajai krišanai. Šajā lidojuma posmā dzinēji vajadzīgi tikai kosmiskā kuģa orientācijai vai orbītas korekcijai. Orbītas korekcijai izmanto vidējas jaudas šķidrās degvielas raķešdzinējus, bet kosmiskā aparāta orientācijai parasti izmanto nelielus raķešdzinējus, kas darbojas ar saspiestu gāzi. Pilotējamo kuģu tipisks lidojuma augstums ir 300 - 500 km.



Apollo (pa kreisi) un Sojuz
Kosmosa kuģi Apollo (pa kreisi) un Sojuz. ASV astronauti atrodas Apollo kuģa koniskajā daļā, bet Krievijas kosmonauti – Sojuz kuģa lodveidīgajā daļā. NASA zīmējums
Bezsvars
Bezsvars, tiesa, nevis kosmosā, bet brīvi krītošā treniņlidmašīnā. NASA foto

Tradicionāli kosmosa kuģis sastāv no vairākiem nodalījumiem – orbitālā bloka, kurā kosmonauti uzturas lidojuma laikā, iekārtu un dzinēju nodalījuma, nolaižamā aparāta un sakabināšanās mezgla. Šādi iekārtots, piemēram, Krievijas kosmosa kuģis Sojuz, taču citu kosmosa kuģu konstrukcija var būt atšķirīga. Pēc lidojuma programmas izpildes kosmiskais kuģis ar dzinēja palīdzību tiek bremzēts, noiet no orbītas un uzsāk nolaišanos. Atmosfēras blīvajos slāņos tas strauji bremzējas, līdz ar to rodas liela pārslodze. Berzes dēļ kosmiskā kuģa virsma spēcīgi sakarst, tāpēc to noklāj ar speciālu siltumizolācijas slāni. Nolaišanās pēdējā fāze (piezemēšanās) notiek ar izpletņa palīdzību vai planējot. Uz Zemes atgriežas tikai kosmiskā kuģa nolaižamais aparāts. Izņēmums ir kosmoplāna Space Shuttle orbitālā lidmašīna un projektējamais Starptautiskās orbitālās stacijas apkalpes kuģis CRV, kas sastāv no viena bloka un nolaižas kā viens vesels.


Apollo nolaišanās okeānā
Kosmosa kuģa Apollo nolaišanās okeānā. NASA foto
Apollo 11 nolaižamais aparāts okeānā
Uz Apollo nolaižamā aparāta sāniem redzamas apdeguma pēdas, kas radušās, lidojot cauri atmosfērai. NASA foto

X-38
Apkalpes kuģis CRV planē atmosfērā izmēģinājumu laikā. NASA foto


Kosmoplāni

Daudzkārt lietojama kosmiskā transportsistēma atšķiras no parasta kosmosa kuģa un nesējraķetes ar to, ka visa transportsistēma vai vismaz tās lielākā daļa izmantojama atkārtoti. Pēc šāda principa veidots ASV kosmoplāns Space Shuttle. Tas sastāv no diviem pirmās pakāpes blokiem, degvielas tvertnes un orbitālās lidmašīnas. Pirmās pakāpes bloki pēc izmantošanas ar izpletni nolaižas uz zemes. Otrajā pakāpē tiek darbināti orbitālās lidmašīnas dzinēji un tērēta degviela no tvertnes. Tvertne ir vienīgais sistēmas elements, kas netiek izmantots atkārtoti. Pēc iztukšošanas tā atdalās un sadeg atmosfērā. Kosmosā nonāk tikai orbitālā lidmašīna. Kosmoplānam ir plaša kravas telpa, ko izmanto derīgās kravas nogādāšanai orbītā un atpakaļ. Lidojuma beigās orbitālā lidmašīna nolaižas planējot gluži kā parasta lidmašīna.


Kosmoplāna starts
Kosmoplāna starts. NASA foto
Bākas atdalīšanās no orbitālās lidmašīnas
Bākas atdalīšanās no orbitālās lidmašīnas. NASA foto

Orbitālā lidmašīna kosmosā ar atvērtu kravas lūku
Orbitālā lidmašīna kosmosā ar atvērtu kravas lūku. NASA foto
Kosmoplāna nolaišanās
Kosmoplāns nolaižas uz skrejceļa. NASA foto

ASV izmanto četras orbitālās lidmašīnas – Atlantis, Columbia, Discovery un Endeavour bojā gājušā Challenger vietā. Pēc orbitālās lidmašīnas vārda attiecīgajā lidojumā dēvē visu kosmoplānu. Kosmoplāns spēj pacelt zemā orbītā 30 t kravas, bet nogādāt atpakaļ uz Zemi – 15 tonnas. Visas sistēmas starta masa ir ap 2000 t, orbitālā lidmašīna sver aptuveni 100 t. Apkalpē ietilpst septiņi vai astoņi cilvēki, daļa no tiem var būt nevis profesionāli kosmonauti, bet derīgās kravas speciālisti. Kosmoplāna parastais lidojuma ilgums ir viena nedēļa.


Kosmoplāns šķērsgriezumā
Kosmoplāna kabīne un orbitālā laboratorija šķērsgriezumā. NASA zīmējums
Astronauti strādā ārpus kabīnes
Astronauti strādā ārpus kabīnes. NASA foto

Laboratorija Spacehab kosmoplāna kravas telpā
Laboratorija Spacehab kosmoplāna kravas telpā. NASA foto
Astro - 1
Kosmoplānā uzstādītais teleskopu komplekss Astro - 1. NASA foto

Kosmoplāns ir sistēma ar plašām iespējām. Ar to var pacelt kosmosā un palaist lidojumā pavadoņus vai starpplanētu zondes. Iespējams tuvoties agrāk palaistiem pavadoņiem un nogādāt tos atpakaļ uz Zemi, vai izdarīt remontu uz vietas. Šāds remonts orbītā jau ir veikts, piemēram, vairākas reizes tika remontēts Habla kosmiskais teleskops. Orbitālās lidmašīnas kravas telpā var novietot autonomu pētniecības platformu, vai kosmisko laboratoriju, kurā strādā apkalpe. Piemēram, kosmoplānā vairākus lidojumus veikusi ESA izstrādātā kosmiskā laboratorija Spacelab.


Sakaru pavadoņa palaišana no kosmoplāna
Sakaru pavadoņa (augšā) palaišana no kosmoplāna. NASA foto
Starpplanētu zonde atdalās no kosmoplāna
No kosmoplāna atdalās starpplanētu zonde, lai veiktu patstāvīgu startu. NASA foto

Pētnieciskā platforma
Autonomā lidojumā palaižama un atkal notverama pētnieciskā platforma. NASA foto
Pavadoņa remonts kosmosā
Pavadoņa remonts kosmosā. NASA foto


Orbitālās stacijas

Orbitālā stacija paredzēta ilgstošam lidojumam kosmosā. Tā aprīkota ar pilnīgi vai daļēji noslēgtu dzīvības nodrošināšanas sistēmu, kas uztur piemērotu gaisa sastāvu un temperatūru, veic ūdens attīrīšanu. Orbitālā stacija parasti sastāv no vairākiem moduļiem: dzīvojamā, pētījumu, u.c. Tai var vienlaikus piekabināties vairāki kosmosa kuģi. Lielāko daļu lidojuma laika orbitālā stacija darbojas pilotējamā režīmā. To var izmantot ļoti dažādiem mērķiem: Zemes pētīšanai no kosmosa, debess objektu novērojumiem, medicīniskiem un bioloģiskiem eksperimentiem. Liela uzmanība tiek veltīta tehnoloģiskiem eksperimentiem, jo bezsvara apstākļos iespējams iegūt materiālus ar izcilām īpašībām, piemēram, regulāras formas kristālus bez piemaisījumiem, jaunus farmaceitiskos preparātus, ideāli vienāda izmēra gumijas lodītes, utml. Orbitālo staciju var izmantot arī kosmisko lidaparātu montāžai orbītā. Tās apgādei ar iekārtām, degvielu, skābekli, pārtiku, ūdeni izmanto automātiskos transportkuģus. Līdz šim kosmosā lidojušas ASV orbitālā stacija Skylab, septiņas PSRS orbitālās stacijas Saļut, Krievijas orbitālā stacija Mir, kā arī Starptautiskā orbitālā stacija, kuras montāža uzsākta 1998. gadā.


Skylab
ASV vienīgā orbitālā stacija Skylab. NASA foto
Mir
Krievijas orbitālā stacija Mir. NASA foto

ATV
ESA automātiskais transportkuģis ATV apgādās Starptautisko orbitālo staciju. ESA zīmējums
ISS
Tā varētu norisināties darbs Starptautiskajā orbitālajā stacijā 2005.gadā. ESA zīmējums

Strādājot orbitālajā stacijā, bieži rodas nepieciešamība iziet atklātā kosmosā, lai nomainītu vai remontētu aparatūru un veiktu citus darbus. Šim nolūkam izmanto speciālu kosmisko skafandru, ar kuru iespējams uzturēties bezgaisa telpā, kur nav atmosfēras spiediena, valda zema temperatūra un bīstami starojumi. Skafandrs satāv no vairākiem slāņiem, kas nodrošina hermētiskumu, izturību un siltumizolāciju. Locītavu vietās tam ir šarnīri. Skafandrs apgādāts ar dzīvības nodrošināšanas sistēmu, kas pievada elpošanai nepieciešamo skābekli un absorbē izelpoto ogļskābo gāzi. No cilvēka ķermeņa izdalīto siltumu aizvada speciāls kostīms, kurā cirkulē ūdens. Skafandrā iemontēta arī sakaru sistēma.


Darbs atklātā kosmosā
Darbs atklātā kosmosā. NASA foto
Astronauts reaktīvajā krēslā
Astronauts reaktīvajā krēslā. NASA foto

Kosmonautu ar kosmisko kuģi saista drošības trose, lai nejauša grūdiena rezultātā viņš neaizlidotu projām kosmosā. Lai brīvi pārvietotos dažu simtu metru attālumā no kosmiskā kuģa, izmanto individuālo reaktīvo lidiekārtu. Darbs atklātā kosmosā var ilgt vairākas stundas, bet reizēm veselu darba dienu.


Mākslīgie pavadoņi

Atkarībā no veicamā uzdevuma, Zemes mākslīgos pavadoņus iedala sakaru, navigācijas, meteoroloģiskajos, Zemes izpētes, astronomiskajos, ģeofizikālajos un militārajos pavadoņos. No pavadoņa funkcijām atkarīga arī tā orbīta.

Sakaru pavadoņus parasti palaiž ģeostacionārajā orbītā, kuras augstums virs Zemes ir 35800 km. Šādā orbītā esošs pavadonis veic vienu apriņķojumu tieši vienā diennaktī, līdz ar to pavadoņa stāvoklis attiecībā pret Zemi nemainās. Tos pavadoņus, kuru uzdevums ir vākt informāciju par Zemi (meteoroloģiskos, Zemes izpētes, utml.), parasti palaiž zemās orbītās (dažu simtu kilometru augstumā) ar lielu slīpumu pret Zemes ekvatoru, lai pavadonis, kustoties pa orbītu un planētai zem tā griežoties, secīgi pārlūkotu visus Zemes virsmas rajonus. Īpaši zemu (ap 200 km augstumā) lido militārie izlūkpavadoņi. Šo pavadoņu mūžs ir īss - tikai dažas nedēļas, jo tie lido atmosfēras augšējos slāņos, kas tos pakāpeniski bremzē, līdz tie noiet no orbītas un sadeg.


Pavadoņu orbītas
Dažas pavadoņu orbītas: polārā orbīta (sarkana), eliptiska orbīta ar augstu apogeju (dzeltena), ģeostacionārā orbīta (zaļa). I. Vilka materiāls
Eiropa
Eiropas uzņēmums no kosmosa. Pa labi augšā – Baltija. ESA foto

Zemes mākslīgajos pavadoņos par enerģijas avotu visbiežāk izmanto saules baterijas - pusvadītāju materiāla plāksnītes, kas Saules starojumu tiešā veidā pārveido elektroenerģijā. To lietderības koeficients ir apmēram 10 %. 1 m2 liela Saules baterija orbītā ap Zemi ļauj iegūt 130 W lielu elektrisko jaudu.



Zemes mākslīgo pavadoņu tipi

Sakaru pavadoņi. Nodrošina telefona, datoru u.c. sakarus starp attālām vietām, televīzijas pārraides (satelīttelevīzija), kā arī sakarus starp kosmosa kuģiem un Zemi. Pirmais sakaru pavadonis bija Telstar – 1, kuru 1962. gada 10. jūlijā palaida ASV. Attēlā: starptautiskai korporācijai piederošais sakaru pavadonis Intelsat. NASA foto Sakaru pavadonis
Navigācijas pavadoņi. Pēc pavadoņu raidītajiem signāliem nosaka lidmašīnas, kuģa vai jebkura cita objekta atrašanās vietu. Attēlā: ASV navigācijas pavadonis GPS. NASA materiāls Navigācijas pavadoņi
Meteoroloģiskie pavadoņi. Seko atmosfēras procesu attīstībai, fiksē mākoņu daudzumu, Zemes virsmas temperatūru, gaisa mitrumu, u.c. Vāc datus no automātiskajām meteostacijām. Pirmais eksperimentālais meteoroloģiskais pavadonis bija Tiros – 1, kuru palaida ASV 1960. gada 1. aprīlī. Attēlā: ESA meteoroloģiskais pavadonis MSG. ESA zīmējums Meteoroloģiskie pavadoņi
Zemes izpētes pavadoņi. Iegūst informāciju par zemeslodes augu segu, ūdeņiem, ledājiem, ģeoloģiskajām formācijām un derīgajiem izrakteņiem, Zemes virsas un atmosfēras piesārņojumu, pēc iegūtajiem datiem sastāda kartes. Pirmo specializēto dabas resursu izpētes pavadoni Landsat – 1 palaida ASV 1972. gada 23. jūlijā. Attēlā: ESA Zemes izpētes pavadonis Envisat. ESA zīmējums Zemes izpētes pavadoņi
Ģeofizikālie pavadoņi. Pēta atmosfēras augšējos slāņus, jonosfēru un magnētisko lauku, mikrometeorītu plūsmas un kosmisko starojumu. Pirmos ģeofizikālos mērījumus kosmosā veica ASV pavadonis Explorer – 1, kuru palaida 1958. gada 1. februārī. Attēlā: ESA ģeofizikālo pavadoņu kopa Cluster. ESA zīmējums Ģeofizikālie pavadoņi
Astronomiskie pavadoņi (orbitālās observatorijas). Veic daudzveidīgus astronomiskos pētījumus galvenokārt tajos spektra diapazonos, kas nav pieejami novērojumiem no Zemes. Pirmā specializētā orbitālā observatorija bija ASV pavadonis OSO – 1, kurš tika palaists 1962. gada 7. martā. Attēlā: ESA orbitālā rentgenobservatorija XMM Newton. ESA zīmējums Astronomiskie pavadoņi
Izlūkpavadonis. Novēro citu valstu teritoriju un okeānu akvatoriju, pārtver radiosakarus, seko raķešu startiem un kodolizmēģinājumiem. Pirmais izlūkpavadonis bija Midas – 2, kuru 1961. gada 22. maijā palaida ASV. Attēlā: Šis nav militārs pavadonis, bet daudzi citi PSRS palaistie Kosmos sērijas pavadoņi veica militāro izlūkošanu. NASA foto Izlūkpavadonis


Planētu zondes

Automātiskās starpplanētu zondes izmanto planētu, to pavadoņu, komētu un asteroīdu, starpplanētu telpas un Saules izpētei. Starpplanētu zondi palaiž kosmosā jaudīga nesējraķete. Bieži palaišana notiek divos paņēmienos. Sākumā nesējraķete nogādā kosmisko aparātu zemā orbītā, no kuras tas ar speciālas raķešu papildpakāpes palīdzību tiek sūtīts planētas virzienā. Ceļā uz galamērķi tiek veikta viena vai vairākas orbītas korekcijas. Lidojums līdz tuvākajām planētām ilgst vairākus mēnešus, bet līdz tālākajām - vairākus gadus. Ja tehnisku vai ekonomisku iemeslu dēļ kosmisko aparātu nevar palaist trajektorijā, kas tieši ved uz pētāmo planētu, izmanto gravitācijas manevru. Vienu vai vairākas reizes pārlidojot Zemi, Venēru vai citu planētu, kosmiskais aprāts iegūst nepieciešamo ātrumu un lidojuma virzienu. Tiesa, šajā gadījumā lidojuma laiks ievērojami pagarinās. Piemēram, zondes Voyager sasniedza Jupiteru 2 gados, bet zonde Galileo lidoja 3 reizes ilgāk. Gan lidojuma, gan planētas izpētes laikā starpplanētu zondes darbību vada specializēts borta dators, kas saņem arī radiokomandas no Zemes. Sakaru uzturēšanai izmanto virziendarbības antenu. Tā kā zondes raidītie signāli ir vāji, to uztveršanai izmanto radioteleskopu.


Galileo
No Zemes apkārtnes ceļā uz Jupiteru dodas zonde Galileo. Zonde pievienotā raķešpakāpe vēlāk tiks atdalīta. NASA zīmējums
Radioteleskops kosmisko staru uzturēšanai
Radioteleskops kosmisko sakaru uzturēšanai. NASA foto

Starpplanētu zondes aparatūras funkcionēšanai nepieciešama enerģija. Tajās zondēs, kas lido uz Venēru vai Marsu, uzstāda Saules baterijas, bet zondēs, kas lido uz tālajām planētām, izmanto citus enerģijas avotus, piemēram, ģeneratorus, kas radioaktīvo izotopu sabrukšanas siltumu pārveido elektroenerģijā. Sakarā ar mainīgajiem temperatūras apstākļiem starpplanētu zondei vajadzīga laba termoregulēšanas sistēma. Lai precīzi veiktu orbītas korekcijas, pagrieztos pret pētāmo debess ķermeni un uzturētu sakarus ar Zemi, zondi apgādā ar orientācijas sistēmu.


Marsa zonde orbītā ap planētu
Marsa zonde orbītā ap planētu. Redzams saules bateriju panelis un antena sakariem ar Zemi. NASA zīmējums
Voyager
Tālo planētu zonde Voyager bija apgādāta ar lielu parabolisku antenu un radioizotopu termoelektroģeneratoru (pa kreisi). NASA foto

Kad starpplanētu zonde sasniegusi mērķi, tā veic pētījumus no pārlidojuma trajektorijas, vai ieiet orbītā ap debess ķermeni un kļūst par tā mākslīgo pavadoni. Zonde, kas atrodas orbītā ap planētu, var veikt daudzveidīgus un ilgstošus pētījumus: kartēt planētas virsmu vai mākoņu segu, sastādīt virsmas temperatūras un reljefa kartes, pētīt planētas atmosfēru un magnetosfēru u.c. Ja lidojuma programmā paredzēta nolaišanās, tad zonde tiek apgādāta ar nolaižamo aparātu. Tam ir bremzēšanas iekārta (izpletnis vai raķešdzinējs), kas ļauj veikt lēno nosēšanos. Nolaižamajā aparātā izvietota aparatūra mērījumiem planētas atmosfērā un uz virsmas. Tās sastāvā parasti ietilpst telekameras, temperatūras un spiediena devēji, atmosfēras un grunts ķīmiskā satāva analizatori. Nolaižamajam aparātam jābūt spējīgam darboties dažādos ekstremālos apstākļos: uz Venēras lielā karstumā, uz Marsa lielā aukstumā, uz Jupitera lielā spiedienā utml. Nolaižamais aparāts var nogādāt uz pētāmo debess ķermeni pašgājēju aparātu, iekārtu grunts paraugu ņemšanai u.c. Iegūtos datus pārraida pats nolaižamais aparāts, vai arī tos translē uz Zemi tā starpplanētu zondes daļa, kas atrodas orbītā vai pārlidojuma trajektorijā.