Ein Raumschiff ist ebenfalls ein Luftfahrzeug, allerdings ist es nur für die Fortbewegung im luftleeren Raum bestimmt. Sie können viel schneller durch die Luft fliegen, als auf dem Wasser zu schwimmen oder sich an Land fortzubewegen, und im luftleeren Raum können Sie sogar noch höhere Geschwindigkeiten erreichen, aber je höher die Geschwindigkeit, desto wichtiger ist das Gewicht der Struktur. Eine Erhöhung des Gewichts des Raumfahrzeugs führt zu einer sehr starken Gewichtszunahme des Raketensystems, das das Schiff in die geplante Region des Weltraums befördert.
Daher sollte alles, was sich an Bord des Raumfahrzeugs befindet, möglichst wenig wiegen und nichts überflüssig sein. Diese Anforderung stellt eine der größten Herausforderungen für Raumfahrzeugdesigner dar.
Was sind die Hauptteile eines Raumfahrzeugs? Raumfahrzeuge werden in zwei Klassen eingeteilt: bewohnt (an Bord befindet sich eine Besatzung aus mehreren Personen) und unbewohnt (an Bord ist wissenschaftliche Ausrüstung installiert, die alle Messdaten automatisch zur Erde überträgt). Wir werden nur bemannte Raumfahrzeuge betrachten. Das erste bemannte Raumschiff, mit dem Yu. A. Gagarin seinen Flug machte, war Wostok. Es folgen Schiffe der Sunrise-Serie. Dabei handelt es sich nicht mehr um einsitzige Geräte wie beim Vostok, sondern um mehrsitzige Geräte. Zum ersten Mal auf der Welt wurde auf der Raumsonde Voskhod ein Gruppenflug von drei Pilot-Kosmonauten – Komarov, Feoktistov, Egorov – durchgeführt.
Die nächste in der Sowjetunion geschaffene Serie von Raumfahrzeugen hieß Sojus. Die Schiffe dieser Serie sind im Design deutlich komplexer als ihre Vorgänger und auch die Aufgaben, die sie erfüllen können, sind komplexer. Die Vereinigten Staaten haben auch verschiedene Arten von Raumschiffen geschaffen.
Betrachten wir den allgemeinen Aufbau eines bemannten Raumfahrzeugs am Beispiel des amerikanischen Apollo-Raumschiffs.
Reis. 10. Schema einer dreistufigen Rakete mit Raumfahrzeug und Bergungssystem.
Abbildung 10 zeigt eine Gesamtansicht des Saturn-Raketensystems und der daran angedockten Apollo-Raumsonde. Das Raumschiff sitzt zwischen der dritten Stufe der Rakete und einem Gerät, das an einem Fachwerk, dem sogenannten Fluchtsystem, am Raumschiff befestigt ist. Wozu dient dieses Gerät? Wenn ein Raketentriebwerk oder sein Steuerungssystem während eines Raketenstarts in Betrieb ist, sind Fehlfunktionen nicht auszuschließen. Manchmal können diese Probleme zu einem Unfall führen – die Rakete fällt auf die Erde. Was könnte passieren? Die Treibstoffkomponenten vermischen sich und es entsteht ein Feuermeer, in dem sich sowohl die Rakete als auch das Raumschiff befinden. Darüber hinaus können beim Mischen von Kraftstoffkomponenten auch explosionsfähige Gemische entstehen. Sollte es daher aus irgendeinem Grund zu einem Unfall kommen, ist es notwendig, das Schiff bis zu einer bestimmten Entfernung von der Rakete zu entfernen und erst dann zu landen. Unter diesen Bedingungen sind weder Explosionen noch Brände für Astronauten gefährlich. Zu diesem Zweck dient das Notfallrettungssystem (kurz SAS).
Das SAS-System umfasst Haupt- und Steuermotoren, die mit Festbrennstoff betrieben werden. Wenn das SAS-System ein Signal über den Notfallzustand der Rakete erhält, wird es aktiviert. Das Raumschiff trennt sich von der Rakete und die Antriebstriebwerke des Fluchtsystems treiben das Raumschiff nach oben und weg. Wenn das Pulvertriebwerk seine Arbeit beendet hat, wird ein Fallschirm aus dem Raumschiff ausgeworfen und das Schiff sinkt sanft zur Erde. Das SAS-System dient der Rettung von Astronauten im Notfall während des Starts der Trägerrakete und ihres Fluges in der aktiven Phase.
Wenn der Start der Trägerrakete reibungslos verlief und der Flug in der aktiven Phase erfolgreich abgeschlossen wurde, ist kein Notfallrettungssystem erforderlich. Sobald das Raumschiff in eine erdnahe Umlaufbahn gebracht wird, wird dieses System unbrauchbar. Bevor das Raumschiff in die Umlaufbahn gelangt, wird das Notfallrettungssystem daher als unnötiger Ballast vom Schiff entfernt.
Das Notfallrettungssystem ist direkt am sogenannten Abstiegs- oder Wiedereintrittsfahrzeug des Raumfahrzeugs angebracht. Warum hat es diesen Namen? Wir haben bereits gesagt, dass ein Raumschiff, das einen Weltraumflug unternimmt, aus mehreren Teilen besteht. Von einem Raumflug kehrt jedoch nur eine seiner Komponenten zur Erde zurück, die daher als Wiedereintrittsfahrzeug bezeichnet wird. Das Rückkehr- oder Abstiegsfahrzeug hat im Gegensatz zu anderen Teilen des Raumfahrzeugs dicke Wände und eine besondere Form, die im Hinblick auf den Flug in der Erdatmosphäre bei hohen Geschwindigkeiten am vorteilhaftesten ist. Das Bergungsfahrzeug oder Kommandoabteil ist der Ort, an dem sich Astronauten während des Starts des Raumfahrzeugs in die Umlaufbahn und natürlich während des Abstiegs zur Erde aufhalten. Darin sind die meisten Geräte zur Steuerung des Schiffes installiert. Da der Kommandoraum für den Abstieg von Astronauten auf die Erde vorgesehen ist, beherbergt er auch Fallschirme, mit deren Hilfe das Raumschiff in der Atmosphäre abgebremst wird und dann sanft absinkt.
Hinter dem Abstiegsfahrzeug befindet sich ein Raum, der Orbitalraum genannt wird. In diesem Abteil sind wissenschaftliche Geräte installiert, die für die Durchführung spezieller Forschungen im Weltraum erforderlich sind, sowie Systeme, die das Schiff mit allem Notwendigen versorgen: Luft, Strom usw. Das Orbitalabteil kehrt nicht zur Erde zurück, nachdem das Raumschiff seine Arbeit abgeschlossen hat Mission. Seine sehr dünnen Wände sind nicht in der Lage, der Hitze standzuhalten, der das zurückkehrende Fahrzeug während seines Abstiegs zur Erde durch die dichten Schichten der Atmosphäre ausgesetzt ist. Daher verglüht die Umlaufbahn beim Eintritt in die Atmosphäre wie ein Meteor.
In Raumfahrzeugen, die für den Flug in den Weltraum mit der Landung auf anderen Himmelskörpern vorgesehen sind, ist ein weiteres Abteil erforderlich. In diesem Abteil können Astronauten zur Oberfläche des Planeten hinabsteigen und bei Bedarf von dort abheben.
Wir haben die Hauptteile eines modernen Raumfahrzeugs aufgelistet. Sehen wir uns nun an, wie die lebenswichtigen Funktionen der Besatzung und die Funktionalität der an Bord des Schiffes installierten Ausrüstung sichergestellt werden.
Es braucht viel, um menschliches Leben zu sichern. Beginnen wir mit der Tatsache, dass ein Mensch weder bei sehr niedrigen noch bei sehr hohen Temperaturen existieren kann. Der Temperaturregulator auf dem Globus ist die Atmosphäre, also die Luft. Wie sieht es mit der Temperatur auf dem Raumschiff aus? Es ist bekannt, dass es drei Arten der Wärmeübertragung von einem Körper auf einen anderen gibt – Wärmeleitfähigkeit, Konvektion und Strahlung. Um Wärme durch Leitung und Konvektion zu übertragen, ist ein Wärmeübertrager erforderlich. Folglich sind diese Arten der Wärmeübertragung im Weltraum unmöglich. Ein Raumschiff, das sich im interplanetaren Raum befindet, erhält Wärme von der Sonne, der Erde und anderen Planeten ausschließlich durch Strahlung. Es lohnt sich, aus einer dünnen Materialschicht einen Schatten zu erzeugen, der den Weg der Sonnenstrahlen (oder des Lichts anderer Planeten) zur Oberfläche des Raumfahrzeugs blockiert – und die Erwärmung stoppt. Daher ist es nicht schwierig, ein Raumfahrzeug im luftleeren Raum thermisch zu isolieren.
Bei Flügen im Weltall ist jedoch nicht eine Überhitzung des Schiffes durch die Sonneneinstrahlung oder eine Unterkühlung durch die Wärmeabstrahlung der Wände in den umgebenden Raum zu befürchten, sondern eine Überhitzung durch die im Inneren freigesetzte Wärme Raumschiff selbst. Was kann dazu führen, dass die Temperatur in einem Schiff ansteigt? Erstens ist der Mensch selbst eine Quelle, die kontinuierlich Wärme abgibt, und zweitens ist ein Raumschiff eine sehr komplexe Maschine, ausgestattet mit vielen Instrumenten und Systemen, bei deren Betrieb große Mengen Wärme freigesetzt werden. Das System, das die lebenswichtigen Funktionen der Schiffsbesatzungsmitglieder sicherstellt, steht vor einer sehr wichtigen Aufgabe: Die gesamte von Menschen und Instrumenten erzeugte Wärme wird umgehend aus den Schiffsräumen abgeführt und sorgt dafür, dass die Temperatur in ihnen auf dem für den normalen Menschen erforderlichen Niveau gehalten wird Existenz und Funktionsweise der Instrumente.
Wie ist es möglich, unter Weltraumbedingungen, bei denen Wärme nur durch Strahlung übertragen wird, die notwendigen Temperaturbedingungen in einem Raumfahrzeug sicherzustellen? Sie wissen, dass im Sommer, wenn die schwüle Sonne scheint, jeder helle Kleidung trägt, in der die Hitze weniger spürbar ist. Was ist los? Es stellt sich heraus, dass eine helle Oberfläche im Gegensatz zu einer dunklen Strahlungsenergie nicht gut absorbiert. Es reflektiert es und erwärmt sich dadurch deutlich weniger.
Diese Eigenschaft von Körpern, je nach Farbe mehr oder weniger Strahlungsenergie zu absorbieren oder zu reflektieren, kann zur Regulierung der Temperatur im Inneren des Raumfahrzeugs genutzt werden. Es gibt Stoffe (sogenannte Thermophototrope), die je nach Erwärmungstemperatur ihre Farbe ändern. Mit steigender Temperatur beginnen sie sich zu verfärben, und zwar umso stärker, je höher die Temperatur ihrer Erhitzung ist. Im Gegenteil: Beim Abkühlen werden sie dunkler. Diese Eigenschaft von Thermophototropen kann sehr nützlich sein, wenn sie im thermischen Kontrollsystem von Raumfahrzeugen eingesetzt werden. Schließlich können Sie mit Thermophototropen die Temperatur eines Objekts automatisch auf einem bestimmten Niveau halten, ohne dass Mechanismen, Heizungen oder Kühler erforderlich sind. Dadurch wird das Thermokontrollsystem mit Thermophototropen eine geringe Masse haben (und das ist für Raumfahrzeuge sehr wichtig) und es wird keine Energie benötigt, um es zu aktivieren. (Wärmekontrollsysteme, die ohne Energieverbrauch arbeiten, werden als passiv bezeichnet.)
Es gibt andere passive Wärmekontrollsysteme. Sie alle haben eine wichtige Eigenschaft – geringe Masse. Allerdings sind sie im Betrieb unzuverlässig, insbesondere im Langzeiteinsatz. Daher sind Raumfahrzeuge üblicherweise mit sogenannten aktiven Temperaturkontrollsystemen ausgestattet. Eine Besonderheit solcher Systeme ist die Möglichkeit, den Betriebsmodus zu ändern. Ein aktives Temperaturregelsystem ist wie der Heizkörper einer Zentralheizung: Wenn Sie möchten, dass der Raum kühler ist, unterbrechen Sie die Warmwasserzufuhr zum Heizkörper. Im Gegenteil, wenn die Temperatur im Raum erhöht werden muss, öffnet das Absperrventil vollständig.
Die Aufgabe des thermischen Kontrollsystems besteht darin, die Lufttemperatur in der Schiffskabine innerhalb der normalen Raumtemperatur, d. h. 15 – 20 °C, zu halten. Wenn der Raum mit Zentralheizungsbatterien beheizt wird, ist die Temperatur überall im Raum praktisch gleich. Warum gibt es nur sehr geringe Unterschiede in der Lufttemperatur in der Nähe einer heißen Batterie und in der Ferne davon? Dies liegt daran, dass es im Raum zu einer ständigen Vermischung warmer und kalter Luftschichten kommt. Warme (leichte) Luft steigt auf, kalte (schwere) Luft sinkt. Diese Bewegung (Konvektion) der Luft ist auf die Schwerkraft zurückzuführen. In einem Raumschiff ist alles schwerelos. Konvektion, also eine Luftvermischung und ein Temperaturausgleich im gesamten Kabinenvolumen, kann somit nicht stattfinden. Es gibt keine natürliche Konvektion, sondern sie wird künstlich erzeugt.
Zu diesem Zweck sieht das Thermokontrollsystem den Einbau mehrerer Lüfter vor. Von einem Elektromotor angetriebene Ventilatoren sorgen dafür, dass die Luft kontinuierlich in der Schiffskabine zirkuliert. Dadurch sammelt sich die vom menschlichen Körper oder einem anderen Gerät erzeugte Wärme nicht an einer Stelle, sondern wird gleichmäßig über das gesamte Volumen verteilt.
Reis. 11. Schema zur Kühlung der Luft in der Raumfahrzeugkabine.
Die Praxis hat gezeigt, dass in einem Raumschiff immer mehr Wärme erzeugt wird, als durch die Wände in den umgebenden Raum abgestrahlt wird. Daher empfiehlt es sich, darin Batterien einzubauen, durch die kalte Flüssigkeit gepumpt werden muss. Die von einem Ventilator angetriebene Kabinenluft gibt an diese Flüssigkeit Wärme ab (siehe Abb. 11) und kühlt gleichzeitig. Abhängig von der Temperatur der Flüssigkeit im Kühler sowie seiner Größe kann mehr oder weniger Wärme abgeführt werden und so die Temperatur im Inneren der Schiffskabine auf dem erforderlichen Niveau gehalten werden. Der Kühler, der die Luft kühlt, erfüllt noch einen anderen Zweck. Sie wissen, dass ein Mensch beim Atmen ein Gas in die umgebende Atmosphäre ausatmet, das deutlich weniger Sauerstoff als Luft, aber mehr Kohlendioxid und Wasserdampf enthält. Wird der Atmosphäre Wasserdampf nicht entzogen, reichert er sich in ihr an, bis ein Sättigungszustand eintritt. An allen Instrumenten und den Schiffswänden kondensiert der gesättigte Dampf und alles wird feucht. Natürlich ist es für den Menschen schädlich, längere Zeit unter solchen Bedingungen zu leben und zu arbeiten, und nicht alle Geräte können bei dieser Luftfeuchtigkeit normal funktionieren.
Die Heizkörper, über die wir gesprochen haben, tragen dazu bei, überschüssigen Wasserdampf aus der Kabinenatmosphäre des Raumfahrzeugs zu entfernen. Ist Ihnen aufgefallen, was im Winter mit einem kalten Gegenstand passiert, der von der Straße in einen warmen Raum gebracht wird? Es ist sofort mit winzigen Wassertröpfchen bedeckt. Wo kommst du her? Aus der Luft. Die Luft enthält immer eine gewisse Menge Wasserdampf. Bei Raumtemperatur (+20°C) kann 1 m³ Luft bis zu 17 g Feuchtigkeit in Form von Dampf enthalten. Mit steigender Lufttemperatur steigt auch der mögliche Feuchtigkeitsgehalt und umgekehrt: mit sinkender Temperatur , kann es sein, dass sich weniger Wasserdampf in der Luft befindet. Aus diesem Grund fällt Feuchtigkeit in Form von Tau auf kalte Gegenstände, die in einen warmen Raum gebracht werden.
In einem Raumschiff ist das kalte Objekt ein Kühler, durch den kalte Flüssigkeit gepumpt wird. Sobald sich zu viel Wasserdampf in der Kabinenluft ansammelt, kondensiert dieser aus der Luft, die die Kühlerrohre wäscht, in Form von Tau an diesen. Somit dient der Heizkörper nicht nur der Kühlung der Luft, sondern ist gleichzeitig auch ein Luftentfeuchter. Da der Heizkörper zwei Aufgaben gleichzeitig erfüllt – er kühlt und trocknet die Luft, spricht man von einem Kühlschrank-Trockner.
Um die normale Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der Kabine des Raumfahrzeugs aufrechtzuerhalten, ist daher eine Flüssigkeit im Wärmekontrollsystem erforderlich, die kontinuierlich gekühlt werden muss, da sie sonst ihre Aufgabe, überschüssige Wärme aus dem Raumfahrzeug abzuführen, nicht erfüllen kann Raumschiffkabine. Wie kühlt man Flüssigkeit? Das Kühlen der Flüssigkeit ist natürlich kein Problem, wenn Sie einen normalen elektrischen Kühlschrank haben. Auf Raumschiffen sind jedoch keine elektrischen Kühlschränke installiert und werden dort auch nicht benötigt. Der Weltraum unterscheidet sich von den irdischen Bedingungen dadurch, dass es dort gleichzeitig Wärme und Kälte gibt. Es stellt sich heraus, dass es zum Abkühlen der Flüssigkeit, mit deren Hilfe die Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der Kabine auf einem bestimmten Niveau gehalten wird, ausreicht, sie für eine Weile im Weltraum zu platzieren, aber so, dass sie liegt im Schatten.
Das Wärmekontrollsystem umfasst neben Ventilatoren, die die Luft antreiben, auch Pumpen. Ihre Aufgabe besteht darin, Flüssigkeit von einem innerhalb der Kabine befindlichen Kühler zu einem Kühler zu pumpen, der an der Außenseite der Hülle des Raumfahrzeugs, also im Weltraum, angebracht ist. Diese beiden Heizkörper sind durch Rohrleitungen miteinander verbunden, die Ventile und Sensoren enthalten, die die Temperatur der Flüssigkeit am Einlass und Auslass der Heizkörper messen. Abhängig von den Messwerten dieser Sensoren wird die Geschwindigkeit reguliert, mit der Flüssigkeit von einem Kühler zum anderen gepumpt wird, d. h. die Menge an Wärme, die aus der Schiffskabine abgeführt wird.
Welche Eigenschaften sollte eine Flüssigkeit haben, die in einem Temperiersystem verwendet wird? Da sich einer der Strahler im Weltraum befindet, wo sehr niedrige Temperaturen möglich sind, ist eine der Hauptanforderungen an die Flüssigkeit eine niedrige Erstarrungstemperatur. Wenn nämlich die Flüssigkeit im externen Kühler gefriert, fällt das Temperaturregelsystem aus.
Es ist eine sehr wichtige Aufgabe, die Temperatur im Inneren eines Raumfahrzeugs auf einem Niveau zu halten, das die menschliche Leistungsfähigkeit aufrechterhält. Der Mensch kann weder bei Kälte noch bei Hitze leben und arbeiten. Kann ein Mensch ohne Luft existieren? Natürlich nicht. Und eine solche Frage stellt sich uns nie, da es überall auf der Erde Luft gibt. Die Luft füllt auch die Kabine des Raumschiffs. Gibt es einen Unterschied zwischen der Luftversorgung eines Menschen auf der Erde und in der Kabine eines Raumfahrzeugs? Der Luftraum auf der Erde hat ein großes Volumen. Egal wie viel wir atmen, egal wie viel Sauerstoff wir für andere Zwecke verbrauchen, sein Gehalt in der Luft ändert sich praktisch nicht.
Anders ist die Situation in der Kabine des Raumfahrzeugs. Erstens ist das darin enthaltene Luftvolumen sehr gering und außerdem gibt es keinen natürlichen Regulator der Zusammensetzung der Atmosphäre, da es keine Pflanzen gibt, die Kohlendioxid aufnehmen und Sauerstoff abgeben würden. Daher werden die Menschen in der Kabine des Raumfahrzeugs sehr bald einen Sauerstoffmangel zum Atmen verspüren. Ein Mensch fühlt sich normal, wenn die Atmosphäre mindestens 19 % Sauerstoff enthält. Bei weniger Sauerstoff fällt das Atmen schwer. In einem Raumschiff steht pro Besatzungsmitglied ein freies Volumen = 1,5 - 2,0 m³ zur Verfügung. Berechnungen zeigen, dass die Luft in der Kabine nach 1,5 – 1,6 Stunden für das normale Atmen ungeeignet wird.
Daher muss das Raumschiff mit einem System ausgestattet sein, das seine Atmosphäre mit Sauerstoff versorgt. Woher bekommt man Sauerstoff? Natürlich können Sie Sauerstoff an Bord eines Schiffes in Form von Druckgas in speziellen Flaschen speichern. Bei Bedarf kann Gas aus der Flasche in die Kabine abgegeben werden. Doch für Raumfahrzeuge ist diese Art der Sauerstoffspeicherung von geringem Nutzen. Tatsache ist, dass Metallflaschen, in denen das Gas unter hohem Druck steht, viel wiegen. Daher wird diese einfache Methode der Sauerstoffspeicherung auf Raumfahrzeugen nicht verwendet. Aber Sauerstoffgas kann in Flüssigkeit umgewandelt werden. Die Dichte von flüssigem Sauerstoff ist fast 1000-mal größer als die Dichte von gasförmigem Sauerstoff, weshalb für seine Lagerung ein viel kleinerer Behälter (mit der gleichen Masse) erforderlich ist. Darüber hinaus kann flüssiger Sauerstoff unter leichtem Druck gespeichert werden. Folglich können die Gefäßwände dünn sein.
Allerdings birgt der Einsatz von flüssigem Sauerstoff an Bord eines Schiffes einige Schwierigkeiten. Es ist sehr einfach, Sauerstoff in die Atmosphäre einer Raumfahrzeugkabine einzubringen, wenn er sich im gasförmigen Zustand befindet, aber schwieriger, wenn er flüssig ist. Die Flüssigkeit muss zunächst in Gas umgewandelt und dazu erhitzt werden. Das Erhitzen von Sauerstoff ist auch deshalb notwendig, weil seine Dämpfe eine Temperatur nahe dem Siedepunkt von Sauerstoff, also - 183°C, haben können. Solch kalter Sauerstoff darf nicht in die Kabine gelangen; es ist natürlich unmöglich, damit zu atmen. Es sollte auf mindestens 15 - 18°C erhitzt werden.
Für die Vergasung von flüssigem Sauerstoff und die Erwärmung von Dämpfen sind spezielle Geräte erforderlich, die das Sauerstoffversorgungssystem erschweren. Wir müssen auch bedenken, dass ein Mensch beim Atmen nicht nur Luftsauerstoff verbraucht, sondern gleichzeitig Kohlendioxid freisetzt. Pro Stunde stößt ein Mensch etwa 20 Liter Kohlendioxid aus. Kohlendioxid ist bekanntlich kein giftiger Stoff, aber es ist für den Menschen schwierig, Luft zu atmen, die mehr als 1 - 2 % Kohlendioxid enthält.
Um die Luft in einer Raumfahrzeugkabine atmungsaktiv zu machen, ist es notwendig, ihr nicht nur Sauerstoff zuzuführen, sondern ihr gleichzeitig auch Kohlendioxid zu entziehen. Zu diesem Zweck wäre es praktisch, einen Stoff an Bord des Raumfahrzeugs zu haben, der Sauerstoff freisetzt und gleichzeitig Kohlendioxid aus der Luft aufnimmt. Es gibt solche Substanzen. Sie wissen, dass ein Metalloxid eine Verbindung von Sauerstoff mit einem Metall ist. Rost beispielsweise ist Eisenoxid. Auch andere Metalle, darunter alkalische Metalle (Natrium, Kalium), oxidieren.
Alkalimetalle bilden in Verbindung mit Sauerstoff nicht nur Oxide, sondern auch sogenannte Peroxide und Superoxide. Die Peroxide und Superoxide der Alkalimetalle enthalten viel mehr Sauerstoff als die Oxide. Die Formel für Natriumoxid ist Na₂O und die Formel für Superoxid ist NaO₂. Bei Einwirkung von Feuchtigkeit zersetzt sich Natriumsuperoxid unter Freisetzung von reinem Sauerstoff und Bildung von Alkali: 4NaO₂ + 2H₂O → 4NaOH + 3O₂.
Alkalimetallsuperoxide erwiesen sich als sehr praktische Substanzen, um unter Raumfahrzeugbedingungen Sauerstoff aus ihnen zu gewinnen und die Kabinenluft von überschüssigem Kohlendioxid zu reinigen. Denn Alkali (NaOH), das bei der Zersetzung von Alkalimetallsuperoxid freigesetzt wird, verbindet sich sehr leicht mit Kohlendioxid. Berechnungen zeigen, dass pro 20 - 25 Liter Sauerstoff, die bei der Zersetzung von Natriumsuperoxid freigesetzt werden, Natronlauge in einer Menge entsteht, die ausreicht, um 20 Liter Kohlendioxid zu binden.
Die Bindung von Kohlendioxid mit Alkali besteht darin, dass zwischen ihnen eine chemische Reaktion stattfindet: CO₂ + 2NaOH → Na₂CO + H₂O. Durch die Reaktion entstehen Natriumcarbonat (Soda) und Wasser. Das Verhältnis zwischen Sauerstoff und Alkali, das bei der Zersetzung von Alkalisuperoxiden entsteht, erwies sich als sehr günstig, da ein durchschnittlicher Mensch 25 A Sauerstoff pro Stunde verbraucht und gleichzeitig 20 Liter Kohlendioxid ausstößt.
Alkalimetallsuperoxid zersetzt sich bei der Wechselwirkung mit Wasser. Wo bekommt man Wasser dafür? Es stellt sich heraus, dass Sie sich darüber keine Sorgen machen müssen. Wir haben bereits gesagt, dass ein Mensch beim Atmen nicht nur Kohlendioxid, sondern auch Wasserdampf ausstößt. Die in der ausgeatmeten Luft enthaltene Feuchtigkeit reicht reichlich aus, um die benötigte Menge Superoxid zu zersetzen. Natürlich wissen wir, dass der Sauerstoffverbrauch von der Tiefe und Häufigkeit der Atmung abhängt. Sie sitzen am Tisch und atmen ruhig – Sie verbrauchen eine Menge Sauerstoff. Und wenn Sie laufen oder körperlich arbeiten, atmen Sie tief und oft und verbrauchen dadurch mehr Sauerstoff als bei ruhiger Atmung. Auch Besatzungsmitglieder von Raumfahrzeugen verbrauchen zu unterschiedlichen Tageszeiten unterschiedliche Mengen an Sauerstoff. Im Schlaf und in der Ruhe ist der Sauerstoffverbrauch minimal, bei Bewegungsarbeit steigt der Sauerstoffverbrauch jedoch stark an.
Durch den eingeatmeten Sauerstoff kommt es im Körper zu bestimmten oxidativen Prozessen. Durch diese Prozesse entstehen Wasserdampf und Kohlendioxid. Wenn der Körper mehr Sauerstoff verbraucht, bedeutet das, dass er mehr Kohlendioxid und Wasserdampf ausstößt. Folglich hält der Körper den Feuchtigkeitsgehalt der Luft sozusagen automatisch in einem solchen Maße aufrecht, wie es für die Zersetzung der entsprechenden Menge Alkalimetallsuperoxid erforderlich ist.
Reis. 12. Schema zur Versorgung der Kabinenatmosphäre des Raumfahrzeugs mit Sauerstoff und zur Entfernung von Kohlendioxid.
Ein Diagramm der Luftreinigung von Kohlendioxid und deren Auffüllung mit Sauerstoff ist in Abbildung 12 dargestellt. Die Kabinenluft wird von einem Ventilator durch Patronen mit Natrium- oder Kaliumsuperoxid angetrieben. Die aus den Patronen austretende Luft ist bereits mit Sauerstoff angereichert und von Kohlendioxid gereinigt.
In der Kabine ist ein Sensor installiert, der den Sauerstoffgehalt der Luft überwacht. Wenn der Sensor anzeigt, dass der Sauerstoffgehalt in der Luft zu niedrig wird, wird ein Signal an die Lüftermotoren gesendet, um die Drehzahl zu erhöhen, wodurch sich die Geschwindigkeit der durch die Superoxidpatronen strömenden Luft und damit die Geschwindigkeit erhöht Menge an Feuchtigkeit (die sich in der Luft befindet), die gleichzeitig in die Patrone eindringt. Mehr Feuchtigkeit bedeutet, dass mehr Sauerstoff produziert wird. Enthält die Kabinenluft mehr Sauerstoff als normal, senden Sensoren ein Signal an die Lüftermotoren, um die Drehzahl zu reduzieren.
Liebe Expeditionsteilnehmer! Wir starten mit Ihnen den dritten Flug des Star Trek Masters-Programms. Die Crew ist vorbereitet. Wir haben bereits viel über den Sternenhimmel gelernt. Und jetzt – das Wichtigste. Wie werden wir den Weltraum erkunden? Fragen Sie Ihre Freunde: Was fliegen Menschen im Weltraum? Viele werden wahrscheinlich antworten – mit einer Rakete! Das stimmt aber nicht. Schauen wir uns dieses Problem an.
Was ist eine Rakete?
Dabei handelt es sich um einen Feuerwerkskörper, eine Art Militärwaffe und natürlich um ein Gerät, das in den Weltraum fliegt. Nur in der Raumfahrt heißt es Startfahrzeug . (Manchmal falsch genannt Startfahrzeug, weil sie keine Rakete tragen, sondern die Rakete selbst Raumfahrzeuge in die Umlaufbahn bringt).
Startfahrzeug- ein Gerät, das nach dem Prinzip des Strahlantriebs arbeitet und dazu bestimmt ist, Raumfahrzeuge, Satelliten, Orbitalstationen und andere Nutzlasten in den Weltraum zu befördern. Heute ist dies das einzige der Wissenschaft bekannte Fahrzeug, das ein Raumschiff in die Umlaufbahn bringen kann.
Dies ist die stärkste russische Trägerrakete Proton-M.
Um in eine erdnahe Umlaufbahn zu gelangen, ist es notwendig, die Schwerkraft, also die Schwerkraft der Erde, zu überwinden. Da sie sehr groß ist, muss sich die Rakete mit sehr hoher Geschwindigkeit bewegen. Eine Rakete braucht viel Treibstoff. Unten sehen Sie mehrere Kraftstofftanks der ersten Stufe. Wenn ihnen der Treibstoff ausgeht, trennt sich die erste Stufe und fällt (in den Ozean) und dient somit nicht mehr als Ballast für die Rakete. Das Gleiche geschieht mit der zweiten und dritten Stufe. Dadurch wird nur das Raumschiff selbst, das sich im Bug der Rakete befindet, in die Umlaufbahn gebracht.
Raumfahrzeug.
Wir wissen also bereits, dass wir eine Trägerrakete benötigen, um die Schwerkraft zu überwinden und ein Raumschiff in die Umlaufbahn zu bringen. Welche Arten von Raumfahrzeugen gibt es?
Künstlicher Erdsatellit (Satellit) – ein Raumschiff, das die Erde umkreist. Wird für Forschung, Experimente, Kommunikation, Telekommunikation und andere Zwecke verwendet.
Hier ist er, der weltweit erste künstliche Erdsatellit, der 1957 in der Sowjetunion gestartet wurde. Ziemlich klein, oder?
Derzeit starten mehr als 40 Länder ihre Satelliten.
Es handelt sich um den ersten französischen Satelliten, der 1965 gestartet wurde. Sie nannten ihn Asterix.
Raumschiffe- Wird verwendet, um Fracht und Menschen in die Erdumlaufbahn zu befördern und wieder zurückzubringen. Es gibt automatische und bemannte.
Dies ist unser russisches bemanntes Raumschiff Sojus TMA-M der neuesten Generation. Jetzt ist er im Weltraum. Es wurde mit der Trägerrakete Sojus-FG in die Umlaufbahn gebracht.
Amerikanische Wissenschaftler haben ein weiteres System entwickelt, um Menschen und Fracht in den Weltraum zu befördern.
Raumtransportsystem, besser bekannt als Space Shuttle(aus dem Englischen Raumpendeln - Space Shuttle) - Amerikanisches wiederverwendbares Transportraumschiff. Das Shuttle wird mit Trägerraketen ins All geschossen, manövriert wie ein Raumschiff im Orbit und kehrt wie ein Flugzeug zur Erde zurück. Die meisten Flüge absolvierte die Raumfähre Discovery.
Und dies ist der Start des Shuttles Endeavour. Endeavour absolvierte seinen Erstflug im Jahr 1992. Das Shuttle Endeavour soll das Space-Shuttle-Programm vervollständigen. Der Start der letzten Mission ist für Februar 2011 geplant.
Das dritte Land, dem es gelang, ins All einzudringen, ist China.
Chinesisches Raumschiff Shenzhou („Magic Boat“). In Design und Aussehen ähnelt es der Sojus und wurde mit Hilfe Russlands entwickelt, ist aber keine exakte Kopie der russischen Sojus.
Wohin fliegen die Raumschiffe? Zu den Sternen? Noch nicht. Sie können die Erde umfliegen, den Mond erreichen oder an einer Raumstation andocken.
Internationale Raumstation (ISS) - bemannte Orbitalstation, Weltraumforschungskomplex. Die ISS ist ein internationales Gemeinschaftsprojekt von 16 Ländern (in alphabetischer Reihenfolge): Belgien, Brasilien, Großbritannien, Deutschland, Dänemark, Spanien, Italien, Kanada, Niederlande, Norwegen, Russland, USA, Frankreich, Schweiz, Schweden, Japan.
Die Station wird aus Modulen direkt im Orbit zusammengebaut. Module sind separate Teile, die nach und nach von Transportschiffen angeliefert werden. Der Strom kommt von Sonnenkollektoren.
Aber es ist nicht nur wichtig, der Schwerkraft der Erde zu entkommen und im Weltraum zu landen. Der Astronaut muss noch sicher zur Erde zurückkehren. Zu diesem Zweck werden Abstiegsfahrzeuge eingesetzt.
Lander- wird verwendet, um Menschen und Materialien aus der Umlaufbahn um einen Planeten oder einer interplanetaren Flugbahn zur Oberfläche eines Planeten zu befördern.
Der Abstieg des Abstiegsfahrzeugs per Fallschirm ist die letzte Etappe der Raumfahrt bei der Rückkehr zur Erde. Der Fallschirm wird verwendet, um die Landung und das Abbremsen künstlicher Satelliten und Raumfahrzeuge mit Besatzung zu mildern.
Dies ist das Abstiegsfahrzeug von Juri Gagarin, dem ersten Menschen, der am 12. April 1961 ins All flog. Zu Ehren des 50. Jahrestages dieses Ereignisses wurde 2011 zum Jahr der Kosmonautik ernannt.
Kann ein Mensch zu einem anderen Planeten fliegen? Noch nicht. Der einzige Himmelskörper, auf dem Menschen landen konnten, ist der Erdtrabant Mond.
1969 landeten amerikanische Astronauten auf dem Mond. Das bemannte Raumschiff Apollo 11 half ihnen beim Fliegen. Im Orbit des Mondes wurde das Mondlandemodul vom Schiff abgekoppelt und landete auf der Oberfläche. Nachdem sie 21 Stunden an der Oberfläche verbracht hatten, kehrten die Astronauten zum Startmodul zurück. Und der Landeteil blieb auf der Mondoberfläche. Draußen hing ein Schild mit einer Karte der Erdhalbkugeln und der Aufschrift „Hier setzten Menschen vom Planeten Erde zum ersten Mal ihren Fuß auf den Mond.“ Juli 1969 n. Chr. Wir kommen im Namen der gesamten Menschheit in Frieden. Was für gute Worte!
Aber wie sieht es mit der Erforschung anderer Planeten aus? Ist das möglich? Ja. Dafür gibt es Planetenrover.
Planetenrover- automatische Laborkomplexe oder Fahrzeuge zur Bewegung über die Oberfläche des Planeten und anderer Himmelskörper.
Der weltweit erste Planetenrover „Luna-1“ wurde am 17. November 1970 von der sowjetischen interplanetaren Station „Luna-17“ auf die Mondoberfläche gebracht und arbeitete dort bis zum 29. September 1971 (an diesem Tag). letzte erfolgreiche Kommunikationssitzung mit dem Gerät durchgeführt wurde).
Lunochod „Luna-1“. Er arbeitete fast ein Jahr lang auf dem Mond und blieb danach auf der Mondoberfläche. ABER... Im Jahr 2007 haben Wissenschaftler, die eine Lasersondierung des Mondes durchgeführt haben, ihn dort NICHT ENTDECKT! Was ist mit ihm passiert? Hat ein Meteorit eingeschlagen? Oder?...
Wie viele weitere Geheimnisse birgt der Weltraum? Wie viele sind mit dem Planeten verbunden, der uns am nächsten ist – dem Mars! Und nun ist es amerikanischen Wissenschaftlern gelungen, zwei Rover auf diesen roten Planeten zu schicken.
Beim Start der Marsrover gab es viele Probleme. Bis sie daran dachten, ihnen eigene Namen zu geben. Im Jahr 2003 veranstalteten die Vereinigten Staaten einen echten Namenswettbewerb für neue Marsrover. Der Gewinner war ein 9-jähriges Mädchen, eine Waise aus Sibirien, die von einer amerikanischen Familie adoptiert wurde. Sie schlug vor, sie „Geist und Gelegenheit“ zu nennen. Diese Namen wurden aus zehntausend anderen ausgewählt.
Am 3. Januar 2011 war es sieben Jahre her, dass der Rover Spirit (Bild oben) mit der Arbeit auf der Marsoberfläche begann. Spirit blieb im April 2009 im Sand stecken und hatte seit März 2010 keinen Kontakt mehr mit der Erde. Es ist derzeit nicht bekannt, ob dieser Rover noch lebt.
Unterdessen erkundet sein Zwilling Opportunity derzeit den Krater mit einem Durchmesser von 90 Metern.
Und dieser Rover bereitet sich gerade auf den Start vor.
Hierbei handelt es sich um ein komplettes wissenschaftliches Marslabor, das sich darauf vorbereitet, 2011 zum Mars geschickt zu werden. Es wird um ein Vielfaches größer und schwerer sein als die bestehenden Zwillings-Marsrover.
Lassen Sie uns zum Schluss über Raumschiffe sprechen. Existieren sie in der Realität oder ist es nur Fantasie? Existieren!
Raumschiff- ein Raumschiff (Raumschiff), das sich zwischen Sternensystemen oder sogar Galaxien bewegen kann.
Damit aus einem Raumschiff ein Raumschiff wird, reicht es aus, dass es die dritte Fluchtgeschwindigkeit erreicht. Derzeit sind Raumschiffe dieses Typs die Raumschiffe Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 und Voyager 2, die das Sonnensystem verlassen haben.
Das " Pionier-10„(USA) – ein unbemanntes Raumschiff, das hauptsächlich zur Erforschung von Jupiter entwickelt wurde. Es war das erste Gerät, das am Jupiter vorbeiflog und ihn vom Weltraum aus fotografierte. Das Zwillingsgerät Pioneer 11 erkundete ebenfalls Saturn.
Der Start erfolgte am 2. März 1972. 1983 passierte es die Umlaufbahn von Pluto und verließ als erste von der Erde gestartete Raumsonde das Sonnensystem.
Mit Pioneer 10 begannen jedoch mysteriöse Phänomene außerhalb des Sonnensystems aufzutreten. Eine Kraft unbekannter Herkunft begann ihn zu verlangsamen. Das letzte Signal von Pioneer 10 wurde am 23. Januar 2003 empfangen. Berichten zufolge war es auf dem Weg nach Aldebaran. Wenn ihm unterwegs nichts passiert, wird er in 2 Millionen Jahren die Nähe des Sterns erreichen. So ein langer Flug... An Bord des Geräts ist eine goldene Platte befestigt, auf der für Außerirdische der Standort der Erde angezeigt wird und außerdem eine Reihe von Bildern und Tönen aufgezeichnet werden.
Weltraum Tourismus
Natürlich wollen viele Menschen ins All, um die Erde von oben zu sehen, der Sternenhimmel ist viel näher... Können nur Astronauten dorthin? Nicht nur. Der Weltraumtourismus entwickelt sich seit mehreren Jahren erfolgreich.
Derzeit ist die Internationale Raumstation (ISS) das einzige genutzte Weltraumtourismusziel. Die Flüge werden mit russischen Sojus-Raumschiffen durchgeführt. Bereits sieben Weltraumtouristen haben ihre Reise erfolgreich abgeschlossen, nachdem sie mehrere Tage im Weltraum verbracht hatten. Der letzte war Guy Laliberte- Gründer und Leiter des Unternehmens Cirque du Soleil (Zirkus der Sonne). Eine Reise ins All ist zwar sehr teuer, zwischen 20 und 40 Millionen Dollar.
Es gibt noch eine andere Möglichkeit. Genauer gesagt wird es bald sein.
Das bemannte Raumschiff SpaceShipTwo (in der Mitte) wird von einem speziellen White Knight-Katamaran auf eine Höhe von 14 km gehoben, wo es vom Flugzeug abdockt. Nach dem Abdocken sollte sich sein eigenes Feststoffraketentriebwerk einschalten und SpaceShipTwo auf eine Höhe von 50 km aufsteigen. Hier werden die Motoren abgeschaltet und das Gerät steigt durch Trägheit auf eine Höhe von 100 km. Dann dreht es sich um und beginnt auf die Erde zu fallen, in einer Höhe von 20 km nehmen die Flügel des Geräts die Gleitposition ein und SpaceShipTwo landet.
Es wird nur 6 Minuten im Weltraum sein und seine Passagiere (6 Personen) können alle Freuden der Schwerelosigkeit erleben und die Aussicht aus den Fenstern bewundern.
Allerdings werden diese 6 Minuten auch nicht billig sein - 200.000 Dollar. Aber der Pilot, der den Testflug gemacht hat, sagt, dass sie es wert sind. Tickets sind bereits im Verkauf!
In der Welt der Fantasie
So haben wir uns ganz kurz mit den wichtigsten heute existierenden Raumfahrzeugen vertraut gemacht. Lassen Sie uns abschließend über die Geräte sprechen, deren Existenz die Wissenschaft noch nicht bestätigt hat. Zeitungsredaktionen, Fernsehen und Internet erhalten häufig solche Fotos von Flugobjekten, die unsere Erde besuchen.
Was ist das? Eine fliegende Untertasse außerirdischen Ursprungs, die Wunder der Computergrafik und noch etwas anderes? Wir wissen es noch nicht. Aber Sie werden es auf jeden Fall herausfinden!
Flüge zu den Sternen haben schon immer die Aufmerksamkeit von Science-Fiction-Autoren, Regisseuren und Drehbuchautoren auf sich gezogen.
So sieht die Raumsonde Pepelats in G. Danelias Film „Kin-dza-dza“ aus.
Im Slang von Spezialisten für Raketen- und Raumfahrttechnik bezeichnet das Wort „Pepelats“ humorvoll eine einstufige vertikale Start- und Landerakete sowie lächerliche und exotische Designs von Raumfahrzeugen und Trägerraketen.
Doch was heute wie Science-Fiction erscheint, könnte bald Realität werden. Wir lachen immer noch über unseren Lieblingsfilm, und ein amerikanisches Privatunternehmen hat beschlossen, diese Ideen zum Leben zu erwecken.
Dieser „Pepelats“ erschien zehn Jahre nach dem Film und flog tatsächlich, allerdings unter dem Namen „Roton“.
Einer der bekanntesten ausländischen Science-Fiction-Filme ist Star Trek, ein aus mehreren Teilen bestehendes Filmepos von Jim Roddenberry. Dort bricht ein Team von Weltraumforschern mit dem Raumschiff Enterprise zu einem Flug zwischen Galaxien auf.
Mehrere reale Raumschiffe wurden nach der legendären Enterprise benannt.
Raumschiff Voyager. Fortgeschrittener, Fortsetzung der Erkundungsmission der Enterprise.
Material aus Wikipedia, www.cosmoworld.ru, aus Newsfeeds.
Wie Sie sehen, sind Realität und Fiktion gar nicht so weit voneinander entfernt. Bei diesem Flug müssen Sie Ihr eigenes Raumschiff bauen. Sie können jede Art vorhandener Geräte auswählen: Trägerrakete, Satellit, Raumschiff, Raumstation, Planetenrover usw. Oder Sie können ein Raumschiff aus der Welt der Science-Fiction darstellen.
Weitere Themen in diesem Flug:
- Virtueller Rundgang „Raumschiff“
- Thema 1. Raumfahrzeug entwerfen
- Thema 2. Darstellung von Raumfahrzeugen
In einer kleinen Stadt, verloren in der Wüstenregion Kaliforniens, versucht ein unbekannter, einsamer Amateur, mit weltberühmten Milliardären und Konzernen um das Recht zu konkurrieren, Raumschiffe zu bauen, um Fracht in eine erdnahe Umlaufbahn zu befördern. Er hat nicht genug Hilfe und nicht genug Ressourcen. Aber trotz aller Schwierigkeiten wird er seine Arbeit bis zum Ende durchhalten.
Joe Pappalardo
Dave Masten starrt aufmerksam auf seinen Computerbildschirm. Sein Finger schwebte für einen Moment über der Maustaste. Dave weiß, dass er im Begriff ist, einen Brief von DARPA zu öffnen, und dieser Brief wird sein Leben verändern, egal, was darin steht. Entweder erhält er eine Finanzierung oder er wird gezwungen sein, seinen Traum für immer aufzugeben.
Zwei Neuigkeiten
Dies ist ein echter Wendepunkt – denn auf dem Spiel steht die Frage der Teilnahme am von der DARPA finanzierten XS-1-Programm, dessen Ziel darin besteht, ein wiederverwendbares unbemanntes Raumflugzeug zu bauen, das zehn Starts in zehn Tagen übersteht und auf Geschwindigkeiten beschleunigt Mehr als 10 Machs und mit Hilfe einer zusätzlichen Stufe eine Nutzlast mit einem Gewicht von mehr als 1,5 Tonnen in die niedrige Erdumlaufbahn bringen. Darüber hinaus sollten die Kosten für jeden Start 5 Millionen US-Dollar nicht überschreiten. Dave Masten – ein ewiger Außenseiter, ein Flüchtling aus dem Silicon Valley, ein zurückgezogen lebender Unternehmer in der Raumfahrtindustrie – war noch nie so nah dran, ein vollwertiges Raumfahrtsystem zu schaffen wie dieses Mal. Wenn sein Unternehmen einer von drei Teilnehmern am XS-1-Projekt wird, erhält Dave im nächsten Jahr sofort einen Zuschuss von 3 Millionen US-Dollar und zusätzliche Finanzspritzen. Und die Kosten des zukünftigen Vertrags könnten 140 Millionen US-Dollar übersteigen!
Im Falle einer Ablehnung bleibt Daves Firma ein unbekanntes kleines Unternehmen, das ein elendes Dasein fristet und den fragilen Traum vom Bau orbitaler Raumschiffe hegt. Aber noch schlimmer: Eine seltene Gelegenheit, Mastens Vision zum Leben zu erwecken, wird verpasst. Staatliche Raumfahrtprogramme haben in der Vergangenheit Raumfahrzeuge bevorzugt (tatsächlich war dies sogar eine Voraussetzung), für deren Landung ein Flugplatz oder ein riesiger Fallschirm erforderlich war. Masten schlug die Entwicklung einer Rakete mit vertikalem Start und vertikaler Landung vor – eine Rakete, die bei der Rückkehr zur Erde weder eine Landebahn noch einen Fallschirm erfordern würde. Das XS-1-Programm bot eine gute Chance, diese Idee umzusetzen, aber wenn das Glück plötzlich ausgeht und jemand anderes die Chance bekommt, teilzunehmen, wer weiß, ob die Regierung in Zukunft neue Finanzierungsquellen erschließen wird.
Also eine E-Mail, zwei völlig unterschiedliche Wege, von denen einer direkt ins All führt. Masten klickt mit der Maus und beginnt zu lesen – langsam und vertieft sich in jedes Wort. Als er fertig ist, wendet er sich an die hinter ihm versammelten Ingenieure und verkündet mit ernstem Gesicht: „Ich habe zwei Neuigkeiten – gute und schlechte. Die gute Nachricht ist, dass wir für XS-1 ausgewählt wurden! Die schlechte Nachricht ist, dass wir für die Teilnahme an XS-1 ausgewählt wurden.“
Cluster am Weltraumbahnhof
Die Gegend in der nördlichen Mojave-Wüste gleicht eher einem Katastrophenfilm: Verlassene, mit Graffiti übersäte Tankstellen und kaputte Straßen, übersät mit Kadavern erlegter Tiere, verstärken diesen Eindruck nur. Berge, die in der Ferne am Horizont aufragen, die unerbittliche Hitze der Sonne und ein scheinbar endloser wolkenloser blauer Himmel.
Doch diese beunruhigende Leere täuscht: Im Westen der USA liegt die Edwards Air Force Base (R-2508), der wichtigste Teststandort des Landes. 50.000 Quadratkilometer geschlossener Luftraum werden ständig von Kampfflugzeugen überflogen. Hier überschritt Chuck Yeager vor 68 Jahren als erster Pilot im kontrollierten Horizontalflug die Schallgeschwindigkeit.
Das Verbot für Passagier- und Privatflugzeuge gilt jedoch nicht für Bewohner des nahegelegenen Mojave Aerospace Port, der 2004 zum ersten kommerziellen Weltraumbahnhof des Landes wurde. Masten zog noch im selben Jahr hierher, unmittelbar nachdem das Startup, bei dem er als Softwareentwickler arbeitete, vom Kommunikationsgiganten Cisco Systems übernommen wurde. Von den mehreren leerstehenden Gebäuden, die Dave bei seinem Umzug angeboten wurden, wählte er eine verlassene Marinekaserne aus den 1940er Jahren. Das Gebäude musste dringend repariert werden: Das Dach war undicht und die Wände und Ecken waren dicht mit Spinnweben geschmückt. Für Dave erwies sich dieser Ort als ideal: Dank der hohen Decken von sechs Metern bot er Platz für alle Flugzeuge, die er und seine drei Mitarbeiter zu dieser Zeit bauten. Ein weiterer Vorteil war die Möglichkeit, mehrere Startplätze „abzustecken“ und von dort aus Teststarts durchzuführen.
Mehrere Jahre lang war die Existenz von Masten Space Systems nur wenigen Raumfahrttechnikspezialisten und einigen Raumhafenbewohnern bekannt, darunter etablierten Branchenriesen wie Scaled Composites, das den Grundstein für private Investitionen in den Weltraum legte, Richard Bransons Virgin Galactic und Vulcan Stratolaunch Systems Paul Allen. Ihre geräumigen Hangars sind buchstäblich vollgestopft mit hochentwickelter Ausrüstung, die mehr kostet als das gesamte MSS zusammen. Dieser Wettbewerb hinderte Mastens Idee jedoch nicht daran, 2009 bei einem von der NASA organisierten Wettbewerb zum Bau eines Mondlandemoduls eine Million US-Dollar zu gewinnen. Danach fingen die Leute plötzlich an, über das Unternehmen zu reden, und Dave erhielt Aufträge – neben der NASA erfreuten sich seine Raketen auch bei berühmten Universitäten des Landes und sogar beim Verteidigungsministerium großer Beliebtheit –, um wissenschaftliche Experimente in großer Höhe durchzuführen und Forschung.
Computermodell des von Masten Space Systems entworfenen VTOL-Raumschiffs XS-1
Nach der offiziellen Aufnahme in das XS-1-Programm wuchs die Autorität von MSS noch stärker – im Wettbewerb mit der Boeing Corporation und dem großen militärisch-industriellen Unternehmen Northrop Grumman machte Masten einen sehr respektablen Eindruck. Zusätzlich zu diesen Branchenriesen ist Blue Origin, ein privates Luft- und Raumfahrtunternehmen im Besitz von Jeff Bezos, über eine Partnerschaft mit Boeing an dem Projekt beteiligt, sowie die bereits erwähnten Scaled Composites und Virgin Galactic, die mit Northrop Grumman zusammenarbeiten. MSS selbst hat beschlossen, sich mit einem anderen kleinen Unternehmen aus Mojave zusammenzuschließen – XCOR Aerospace. Im Wettlauf um die Entwicklung eines wiederverwendbaren Raumfahrzeugs musste Dave sich also mit den ehrwürdigsten und zahlungskräftigsten Unternehmen messen. Bis zum nächsten Schritt – der Auswertung der Zwischenergebnisse und der Entscheidung über die weitere Förderung – blieben nur noch dreizehn Monate.
Besser als Boeing
Das MSS-Gebäude befindet sich im gleichen Zustand wie bei der Übernahme durch Masten. Das Dach ist immer noch undicht und Sie können versehentlich auf eine giftige Spinne stoßen. Um den Umfang herum werden Kisten mit Werkzeugen platziert. Außer Transparenten mit dem Firmennamen, einer mit Gleichungen bedeckten Tafel und einer amerikanischen Flagge hängt nichts an den Wänden. In der Mitte des Hangars befindet sich die Xaero-B-Rakete; sie ruht auf vier Metallbeinen, über denen sich zwei volumetrische Kugeltanks befinden. Einer davon ist mit Isopropylalkohol gefüllt, der andere ist mit flüssigem Sauerstoff gefüllt. Etwas weiter oben im Kreis befinden sich weitere Heliumtanks. Sie sind für den Betrieb der Triebwerke des Jet-Kontrollsystems erforderlich, das die räumliche Position des Schiffes steuern soll. Der Motor an der Unterseite der Rakete ist kardanisch montiert, um die Steuerbarkeit dieser seltsamen insektenähnlichen Struktur zu gewährleisten.
Mehrere Mitarbeiter bereiten Xaero-B derzeit auf ein gemeinsames Experiment mit der University of Colorado (Boulder, USA) vor, bei dem getestet werden soll, ob das Schiff mit bodengestützten Teleskopen kommunizieren und sich an der Suche nach Exoplaneten beteiligen kann.
Mastens Unternehmen zieht eine bestimmte Art von Maschinenbauingenieuren an, die ein echter Fan ihres Fachs sind. „Ich habe bei Boeing ein Praktikum in der Triebwerksabteilung für die 777 absolviert“, sagt der 26-jährige Ingenieur Kyle Nyberg. — Boeing ist ein sehr gutes Unternehmen. Aber ehrlich gesagt mag ich es nicht, den ganzen Tag im Büro zu sitzen. Ich stellte mir vor, dass die nächsten 40 Jahre meines Lebens so verlaufen würden, und ich hatte große Angst. In einem kleinen Privatunternehmen wie MSS können Ingenieure bei der Umsetzung ihrer Ideen die ganze Bandbreite an Emotionen erleben, von Euphorie bis hin zu völliger Enttäuschung. So etwas sieht man selten.“
Tanken am Lagrange-Punkt
Mastens Hauptaugenmerk lag schon immer darauf, eine Rakete zu entwickeln, die für den Transport von Fracht und nicht für Astronauten konzipiert ist, eine Art Arbeitstier. Solche Schiffe werden auf jeden Fall benötigt, um beispielsweise Sauerstoff und Wasserstoff von der Mondoberfläche zu einer Tankstelle zu transportieren, die eines Tages an einem der Lagrange-Punkte zwischen Erde und Mond errichtet werden soll. Deshalb integriert Masten das Prinzip des vertikalen Starts und der vertikalen Landung in seine Entwürfe. „Dies ist die einzige mir bekannte Methode, die auf der Oberfläche eines festen Körpers im Sonnensystem funktioniert“, erklärt er. „Man kann kein Flugzeug oder Shuttle auf dem Mond landen!“
Darüber hinaus erleichtern vertikale Starts und Landungen die Wiederverwendung des Raumfahrzeugs. Einige Masten-Raketen haben bereits mehrere hundert Flüge absolviert; die Vorbereitung für einen Neustart dauert nicht länger als einen Tag. Nach den Bestimmungen des XS-1-Programms müssen zehn Starts innerhalb von zehn Tagen durchgeführt werden – das ist bei MSS schon lange gängige Praxis. Hier war Dave seinen Konkurrenten weit voraus, denen dies noch kein einziges Mal gelungen ist.
Bescheidenheit und harte Arbeit
Deshalb gab DARPA bekannt, dass alle drei Teilnehmer des XS-1-Programms in Phase 1B aufgenommen wurden, wofür jedes Unternehmen zusätzliche 6 Millionen US-Dollar erhalten wird. Die Hauptaufgaben von Phase 1 waren Designarbeiten und Infrastrukturvorbereitung – mit anderen Worten, es war so erforderlich, um nachzuweisen, dass das Unternehmen in XS-1 arbeiten kann. In Phase 1B müssen die Teilnehmer Probeläufe durchführen, relevante Daten sammeln und das Design weiter verfeinern, um zu zeigen, wie sie das Endziel erreichen wollen. Die Ergebnisse der Phase 1B werden nächsten Sommer erwartet, wobei der erste Flug von XS-1 in die Umlaufbahn für 2018 geplant ist.
Unabhängig vom Ergebnis dieses Wettbewerbs könnte die Tatsache, dass Dave es geschafft hat, so weit zu kommen, die private Raumfahrtprojektbranche revolutionieren. „Das ist ein Wendepunkt“, sagte Hannah Kerner, Geschäftsführerin der Space Frontier Foundation und ehemalige NASA-Ingenieurin. „DARPA hat nicht nur privaten Unternehmen die Möglichkeit gegeben, am Weltraumprogramm der Regierung teilzunehmen, sondern hat auch die neu entstehenden kleinen Unternehmen als potenzielle ernsthafte Akteure anerkannt.“ Selbst wenn man die Teilnahme an XS-1 für einen Moment vergisst, ist es schwierig, MSS als Außenseiterunternehmen zu bezeichnen. Im August eröffnete das Unternehmen ein neues Büro in Cape Canaveral, einem Raumfahrtzentrum in Florida, das sich seit Kurzem zu einem Zentrum für kommerzielle Raumfahrtstarts entwickelt hat. Das SpaceX-Büro befindet sich im selben Geschäftszentrum, in der Nähe des Kennedy Space Center.
Trotzdem ist MSS immer noch unterbesetzt und verfügt immer noch über unzureichende Ressourcen, und es handelt sich immer noch um eine Gruppe romantischer Ingenieure, die in ihrem Hangar neben den reichen Großkonzernen bohren, hämmern und löten. Und Sie fangen unwillkürlich an, sie anzufeuern – Sie möchten, dass sie Erfolg haben.
„Ich denke, wir werden auf jeden Fall mit unserer Konkurrenz konkurrieren“, sagte Masten nur, als er nach den Erfolgsaussichten des XS-1 gefragt wurde. Er sieht keinen Sinn darin, Berge von Gold zu versprechen, obwohl dies für viele seiner Kollegen bereits zur Gewohnheit geworden ist. Viele Menschen haben Erfolg, weil sie wissen, wie man schön spricht. Dave ist keiner von ihnen – er ist ruhig, fleißig, bescheiden, aber genau wie seine Rivalen ist er leidenschaftlich daran interessiert, seine Ideen zu verwirklichen.
Ist es so einfach, eine Person in ein Glas zu stecken oder über das Design bemannter Raumfahrzeuge? 3. Januar 2017
Raumschiff. Sicherlich stellen sich viele von Ihnen, nachdem sie diesen Satz gehört haben, etwas Riesiges, Komplexes und dicht Besiedeltes vor, eine ganze Stadt im Weltraum. So habe ich mir einst Raumschiffe vorgestellt und zahlreiche Science-Fiction-Filme und Bücher tragen aktiv dazu bei.
Es ist wahrscheinlich gut, dass Filmemacher im Gegensatz zu Weltraumtechnologiedesignern nur durch ihre Vorstellungskraft begrenzt sind. Zumindest in den Filmen können wir uns an den gigantischen Volumina, Hunderten von Abteilen und Tausenden von Besatzungsmitgliedern erfreuen...
Die Größe eines echten Raumschiffs ist überhaupt nicht beeindruckend:
Das Foto zeigt die sowjetische Raumsonde Sojus-19, aufgenommen von amerikanischen Astronauten von der Apollo-Raumsonde aus. Es ist zu erkennen, dass das Schiff recht klein ist, und da das Wohnvolumen nicht das gesamte Schiff einnimmt, ist es offensichtlich, dass es dort recht eng sein muss.
Das ist nicht überraschend: Große Größen bedeuten große Masse, und Masse ist in der Raumfahrt der Feind Nummer eins. Deshalb versuchen die Konstrukteure von Raumschiffen, sie so leicht wie möglich zu machen, oft auf Kosten des Komforts der Besatzung. Beachten Sie, wie eng das Sojus-Schiff ist:
Amerikanische Schiffe unterscheiden sich in dieser Hinsicht nicht besonders von russischen. Hier ist zum Beispiel ein Foto von Ed White und Jim McDivitt in der Raumsonde Gemini.
Nur die Besatzungen des Space Shuttles konnten sich einer Bewegungsfreiheit rühmen. Ihnen standen zwei relativ geräumige Abteile zur Verfügung.
Flugdeck (eigentlich die Steuerkabine):
Mitteldeck (das ist ein Wohnabteil mit Schlafplätzen, einer Toilette, einem Lagerraum und einer Luftschleuse):
Das sowjetische Schiff Buran, das in Größe und Aufbau ähnlich ist, ist leider nie im bemannten Modus geflogen, genau wie die TKS, die unter allen jemals konstruierten Schiffen immer noch ein Rekordwohnvolumen aufweist.
Doch das bewohnbare Volumen ist bei weitem nicht die einzige Voraussetzung für ein Raumschiff. Ich habe Aussagen wie diese gehört: „Sie steckten einen Mann in eine Aluminiumdose und schickten ihn, um Mutter Erde zu umkreisen.“ Dieser Satz ist natürlich falsch. Wie unterscheidet sich ein Raumschiff von einem einfachen Metallfass?
Und die Tatsache, dass das Raumschiff:
- der Besatzung ein atembares Gasgemisch zur Verfügung stellen,
- Von der Besatzung ausgeatmetes Kohlendioxid und Wasserdampf aus dem Aufenthaltsraum entfernen,
- Sorgen Sie für eine akzeptable Temperatur für die Besatzung,
- über ein versiegeltes Volumen verfügen, das für die Lebensdauer der Besatzung ausreicht,
- Bereitstellung der Fähigkeit, die Orientierung im Raum zu steuern und (optional) die Fähigkeit, Orbitalmanöver durchzuführen,
- über die zum Leben der Besatzung notwendigen Lebensmittel- und Wasservorräte verfügen,
- Gewährleistung der Möglichkeit einer sicheren Rückkehr der Besatzung und der Ladung zum Boden,
- Seien Sie so leicht wie möglich
- über ein Notfallrettungssystem verfügen, das es Ihnen ermöglicht, die Besatzung im Notfall zu jedem Zeitpunkt des Fluges zum Boden zurückzubringen,
- Seien Sie sehr zuverlässig. Ein einzelner Geräteausfall sollte nicht zur Annullierung des Fluges führen, ein zweiter Ausfall sollte nicht das Leben der Besatzung gefährden.
Wie Sie sehen, handelt es sich hierbei nicht mehr um ein einfaches Fass, sondern um ein komplexes technologisches Gerät, das mit einer Vielzahl verschiedener Geräte ausgestattet ist und über Motoren und einen Treibstoffvorrat verfügt.
Hier ist ein Beispiel eines Modells des sowjetischen Raumschiffs Wostok der ersten Generation.
Es besteht aus einer versiegelten Kugelkapsel und einem konischen Instrumentenfach. Fast alle Schiffe verfügen über diese Anordnung, bei der die meisten Instrumente in einem separaten, drucklosen Raum untergebracht sind. Dies ist notwendig, um Gewicht zu sparen: Würden alle Instrumente in einem abgedichteten Fach untergebracht, würde dieses Fach recht groß ausfallen, und da es in seinem Inneren den atmosphärischen Druck aufrechterhalten und beim Eintritt in die dichten Schichten erheblichen mechanischen und thermischen Belastungen standhalten muss Beim Absinken auf den Boden müssen die Wände dick und langlebig sein, was die gesamte Struktur sehr schwer macht. Und der undichte Raum, der sich bei der Rückkehr zur Erde vom Abstiegsfahrzeug trennt und in der Atmosphäre verglüht, benötigt keine starken, schweren Wände. Das Abstiegsfahrzeug ohne unnötige Instrumente bei der Rückfahrt fällt kleiner und dementsprechend leichter aus. Um die Masse zu reduzieren, wird ihm auch eine Kugelform gegeben, da die Kugel von allen geometrischen Körpern gleichen Volumens die kleinste Oberfläche hat.
Das einzige Raumschiff, bei dem die gesamte Ausrüstung in einer versiegelten Kapsel untergebracht war, war die amerikanische Mercury. Hier ist ein Foto von ihm im Hangar:
Eine Person könnte in diese Kapsel passen, und selbst dann nur mit Mühe. Als die Amerikaner die Ineffizienz einer solchen Anordnung erkannten, bauten sie ihre nächste Serie von Gemini-Schiffen mit einem abnehmbaren, undichten Instrumenten- und Komponentenfach. Auf dem Foto ist dies die Rückseite des Schiffes in Weiß:
Dieses Fach ist übrigens nicht ohne Grund weiß gestrichen. Tatsache ist, dass die Wände des Fachs von vielen Röhren durchdrungen sind, durch die Wasser zirkuliert. Dabei handelt es sich um ein System zur Ableitung überschüssiger Sonnenwärme. Wasser nimmt Wärme aus dem Aufenthaltsraum auf und überträgt sie an die Oberfläche des Instrumentenraums, von wo aus die Wärme in den Weltraum abgestrahlt wird. Um diese Heizkörper bei direkter Sonneneinstrahlung weniger heiß zu machen, wurden sie weiß lackiert.
Auf Wostok-Schiffen befanden sich Heizkörper auf der Oberfläche des konischen Instrumentenraums und wurden mit jalousienähnlichen Fensterläden verschlossen. Durch das Öffnen unterschiedlich vieler Klappen konnte die Wärmeübertragung der Heizkörper und damit das Temperaturregime im Schiffsinneren reguliert werden.
Auf den Sojus-Schiffen und ihren Progress-Frachtschiffen ähnelt das Wärmeabfuhrsystem dem der Gemini. Achten Sie auf die Farbe der Oberfläche des Instrumentenfachs. Natürlich weiß :)
Im Instrumentenraum befinden sich Hauptmotoren, Rangiermotoren mit geringem Schub, Treibstoffreserven für all diese Dinge, Batterien, Sauerstoff- und Wasservorräte sowie ein Teil der Bordelektronik. Funkkommunikationsantennen, Annäherungsantennen, verschiedene Orientierungssensoren und Sonnenkollektoren werden normalerweise im Freien installiert.
Im Abstiegsmodul, das auch als Kabine des Raumfahrzeugs dient, befinden sich nur die Elemente, die während des Abstiegs des Fahrzeugs in der Atmosphäre und einer sanften Landung benötigt werden, sowie das, was im direkten Zugriff für die Besatzung sein sollte: ein Bedienfeld, eine Radiostation, eine Notversorgung mit Sauerstoff, Fallschirme, Kassetten mit Lithiumhydroxid zur Entfernung von Kohlendioxid, sanfte Landemotoren, Stützen (Stühle für Astronauten), Notfallrettungssets für den Fall einer Landung an einem nicht vorgesehenen Punkt, und natürlich die Astronauten selbst.
Die Sojus-Schiffe haben ein weiteres Abteil – ein Haushaltsabteil:
Es enthält alles, was während eines langen Fluges benötigt wird, auf das aber beim Einsetzen des Schiffes in die Umlaufbahn und bei der Landung verzichtet werden kann: wissenschaftliche Instrumente, Lebensmittelvorräte, Abwasser- und Sanitäranlagen (Toilette), Raumanzüge für außerbordliche Aktivitäten, Schlafsäcke und andere Haushaltsgegenstände.
Es ist ein Fall mit der Raumsonde Sojus TM-5 bekannt, bei dem, um Treibstoff zu sparen, das Haushaltsabteil nicht nach einem Bremsimpuls zum Verlassen der Umlaufbahn, sondern vorher beschossen wurde. Nur gab es keinen Bremsimpuls: Das Lageregelungssystem versagte, und dann war es unmöglich, den Motor zu starten. Infolgedessen mussten die Astronauten einen weiteren Tag im Orbit bleiben und die Toilette blieb im zerstörten Abteil. Es ist schwer zu beschreiben, welche Unannehmlichkeiten die Astronauten in diesen Tagen erlebten, bis es ihnen schließlich gelang, sicher zu landen. Nach diesem Vorfall beschlossen wir, auf eine solche Kraftstoffeinsparung zu verzichten und nach dem Bremsen den Haushaltsraum zusammen mit dem Instrumentenraum zu zerstören.
So viele Schwierigkeiten gab es in der „Bank“. In den folgenden Artikeln werden wir jeden Raumfahrzeugtyp der UdSSR, der USA und Chinas separat betrachten. Bleiben Sie dran.
RAUMSCHIFFE(KK) – Raumfahrzeug für den menschlichen Flug –.
Der erste Flug ins All mit der Raumsonde Wostok wurde am 12. April 1961 vom sowjetischen Piloten und Kosmonauten Yu A. Gagarin durchgeführt. Die Masse der Raumsonde Wostok beträgt zusammen mit dem Kosmonauten 4725 kg, die maximale Flughöhe über der Erde beträgt 327 km. Der Flug von Juri Gagarin dauerte nur 108 Minuten, war aber von historischer Bedeutung: Es wurde bewiesen, dass der Mensch im Weltraum leben und arbeiten kann. „Er hat uns alle ins All gerufen“, sagte der amerikanische Astronaut Neil Armstrong.
Raumfahrzeuge werden entweder zu einem eigenständigen Zweck (Durchführung wissenschaftlicher und technischer Forschung und Experimente, Beobachtung der Erde und Naturphänomene im umgebenden Weltraum aus dem Weltraum, Erprobung und Erprobung neuer Systeme und Ausrüstung) oder zum Zwecke der Beförderung von Besatzungen zu Orbitalstationen gestartet. Der CC wird von der UdSSR und den USA gegründet und ins Leben gerufen.
Insgesamt wurden bis zum 1. Januar 1986 112 Flüge verschiedener Raumfahrzeugtypen mit Besatzungen durchgeführt: 58 Flüge sowjetischer und 54 amerikanischer Raumfahrzeuge. Bei diesen Flügen wurden 93 Raumschiffe (58 sowjetische und 35 amerikanische) eingesetzt. Sie beförderten 195 Menschen ins All – 60 sowjetische und 116 amerikanische Kosmonauten sowie je einen Kosmonauten aus der Tschechoslowakei, Polen, Ostdeutschland, Bulgarien, Ungarn, Vietnam, Kuba, der Mongolei, Rumänien, Frankreich und Indien, die im Rahmen von Flügen teilnahmen internationale Besatzungen auf der sowjetischen Sojus-Raumsonde und den Saljut-Orbitalstationen, drei Kosmonauten aus Deutschland und je ein Kosmonaut aus Kanada, Frankreich, Saudi-Arabien, den Niederlanden und Mexiko, die mit der wiederverwendbaren amerikanischen Raumsonde Space Shuttle geflogen sind.
Im Gegensatz zu automatischen Raumfahrzeugen verfügt jedes Raumschiff über drei wesentliche erforderliche Elemente: einen unter Druck stehenden Raum mit einem Lebenserhaltungssystem, in dem die Besatzung im Weltraum lebt und arbeitet; ein Abstiegsfahrzeug, um die Besatzung zur Erde zurückzubringen; Orientierungs-, Steuerungs- und Antriebssysteme zum Ändern der Umlaufbahn und zum Verlassen vor der Landung (das letzte Element ist typisch für viele automatische Satelliten und AWS).
Das Lebenserhaltungssystem schafft und erhält in einem hermetischen Raum die für das Leben und die Aktivität des Menschen notwendigen Bedingungen aufrecht: eine künstliche Gasumgebung (Luft) einer bestimmten chemischen Zusammensetzung, mit einem bestimmten Druck, einer bestimmten Temperatur und einer bestimmten Luftfeuchtigkeit; befriedigt den Bedarf der Besatzung an Sauerstoff, Nahrung und Wasser; entfernt menschliche Abfälle (z. B. absorbiert Kohlendioxid, das von einer Person ausgeatmet wird). Für Kurzzeitflüge können Sauerstoffreserven an Bord des Raumfahrzeugs gespeichert werden, für Langzeitflüge kann Sauerstoff beispielsweise durch Elektrolyse von Wasser oder Zersetzung von Kohlendioxid gewonnen werden.
Abstiegsfahrzeuge, die die Besatzung zur Erde zurückbringen, verwenden Fallschirmsysteme, um die Abstiegsgeschwindigkeit vor der Landung zu verringern. Die Abstiegsfahrzeuge amerikanischer Raumschiffe landen auf der Wasseroberfläche, während die sowjetischen Raumschiffe auf der festen Erdoberfläche landen. Deshalb verfügen die Sojus-Abstiegsfahrzeuge zusätzlich über Soft-Lande-Triebwerke, die direkt auf die Oberfläche schießen und die Landegeschwindigkeit stark reduzieren. Die Abstiegsfahrzeuge verfügen außerdem über leistungsstarke äußere Hitzeschutzschirme, da sich ihre Außenflächen beim Eintritt in die dichten Schichten der Atmosphäre mit hoher Geschwindigkeit durch Reibung mit der Luft auf sehr hohe Temperaturen erwärmen.
Raumschiffe der UdSSR: Wostok, Voskhod und Sojus. Eine herausragende Rolle bei ihrer Entstehung kommt dem Akademiemitglied S.P. Korolev zu. Diese Raumschiffe führten bemerkenswerte Flüge durch, die zu Meilensteinen in der Entwicklung der Raumfahrt wurden. Auf den Raumschiffen Wostok-3 und Wostok-4 führten die Kosmonauten A.G. Nikolaev und P.R. Popovich zum ersten Mal einen Gruppenflug durch. Die Raumsonde Wostok-6 brachte die erste Kosmonautin V.V. Tereschkowa ins All. Von der Raumsonde Voskhod-2 aus, die von P.I. Belyaev gesteuert wurde, unternahm der Kosmonaut A.A. Leonov den ersten Weltraumspaziergang in einem speziellen Raumanzug. Die erste experimentelle Orbitalstation im Orbit des Erdtrabanten entstand durch das Andocken der Raumsonden Sojus-4 und Sojus-5, gesteuert von den Kosmonauten V. A. Shatalov und B. V. Volynov, A. S. Eliseev, E. V. Khru-new. A. S. Eliseev und E. V. Khrunov gingen in den Weltraum und stiegen in die Raumsonde Sojus-4 um. Viele Sojus-Raumschiffe wurden zum Transport von Besatzungen zu den Orbitalstationen von Saljut eingesetzt.
Raumschiff „Wostok“
Das Sojus-Raumschiff ist das fortschrittlichste bemannte Raumschiff, das in der UdSSR gebaut wurde. Sie sollen ein breites Aufgabenspektrum im erdnahen Weltraum erfüllen: Wartung von Orbitalstationen, Untersuchung der Auswirkungen langfristiger Raumflugbedingungen auf den menschlichen Körper, Durchführung von Experimenten im Interesse der Wissenschaft und der Volkswirtschaft, Erprobung neuer Weltraumsysteme Technologie. Das Gewicht der Sojus-Raumsonde beträgt 6800 kg, die maximale Länge beträgt 7,5 m, der maximale Durchmesser beträgt 2,72 m, die Spannweite der Paneele mit Sonnenkollektoren beträgt 8,37 m, das Gesamtvolumen der Wohnräume beträgt 10 m3. Das Raumschiff besteht aus drei Abteilen: dem Abstiegsfahrzeug, dem Orbitalabteil und dem Instrumentierungsabteil.
Raumschiff „Sojus-19“.
Im Abstiegsmodul befindet sich die Besatzung im Bereich des Versetzens des Schiffes in die Umlaufbahn, bei der Steuerung des Schiffes im Flug im Orbit und bei der Rückkehr zur Erde. Der Orbitalraum ist ein Labor, in dem Astronauten wissenschaftliche Forschung und Beobachtungen durchführen, Sport treiben, essen und sich ausruhen. Dieses Abteil ist mit Plätzen ausgestattet, an denen Astronauten arbeiten, sich ausruhen und schlafen können. Der Orbitalraum kann als Luftschleuse für Astronauten genutzt werden, um in den Weltraum zu fliegen. Der Instrumentenraum beherbergt die wichtigsten Bordausrüstungen und Antriebssysteme des Schiffes. Ein Teil des Fachs ist versiegelt. Darin werden die Bedingungen aufrechterhalten, die für den normalen Betrieb des Wärmekontrollsystems, der Stromversorgung, der Funkkommunikations- und Telemetrieausrüstung sowie der Geräte des Orientierungs- und Bewegungskontrollsystems erforderlich sind. Im drucklosen Teil des Raums ist ein Flüssigtreibstoff-Antriebssystem montiert, das zum Manövrieren des Raumfahrzeugs in die Umlaufbahn sowie zum Verlassen der Umlaufbahn verwendet wird. Es besteht aus zwei Motoren mit einer Schubkraft von jeweils 400 kg. Je nach Flugprogramm und Betankung des Antriebssystems kann die Sojus-Raumsonde Manöver in Höhen von bis zu 1.300 km durchführen.
Vor dem 1. Januar 1986 wurden 54 Raumschiffe vom Typ Sojus und seiner verbesserten Version Sojus T gestartet (drei davon ohne Besatzung).
Die Trägerrakete mit der Raumsonde Sojus-15 vor dem Start.
US-Raumschiff: einsitziges Mercury (6 Raumschiffe wurden gestartet), zweisitziges Gemini (10 Raumschiffe), dreisitziges Apollo (15 Raumschiffe) und mehrsitziges wiederverwendbares Raumschiff, das im Rahmen des Space-Shuttle-Programms entwickelt wurde. Den größten Erfolg erzielte die amerikanische Raumfahrt mit Hilfe der Apollo-Raumsonde, die Expeditionen zum Mond durchführen sollte. Insgesamt wurden 7 solcher Expeditionen durchgeführt, von denen 6 erfolgreich waren. Die erste Expedition zum Mond fand vom 16. bis 24. Juli 1969 mit der Raumsonde Apollo 11 statt, gesteuert von einer Besatzung bestehend aus den Astronauten N. Armstrong, E. Aldrin und M. Collins. Am 20. Juli landeten Armstrong und Aldrin im Mondraum des Raumschiffs auf dem Mond, während Collins im Hauptmodul von Apollo im Mondorbit flog. Das Mondabteil verbrachte 21 Stunden und 36 Minuten auf dem Mond, wovon die Astronauten mehr als 2 Stunden direkt auf der Mondoberfläche verbrachten. Anschließend starteten sie vom Mond im Mondabteil, dockten an das Apollo-Hauptmodul an und machten sich, nachdem sie das gebrauchte Mondabteil abgeworfen hatten, auf den Weg zur Erde. Am 24. Juli landete die Expedition sicher im Pazifischen Ozean.
Die dritte Expedition zum Mond erwies sich als erfolglos: Auf dem Weg zum Mond mit Apollo 13 kam es zu einem Unfall, die Landung auf dem Mond wurde abgebrochen. Nachdem sie unseren natürlichen Satelliten umkreist und enorme Schwierigkeiten überwunden hatten, kehrten die Astronauten J. Lovell, F. Hayes und J. Suidzhert zur Erde zurück.
Auf dem Mond führten amerikanische Astronauten wissenschaftliche Beobachtungen durch, platzierten Instrumente, die nach ihrem Abflug vom Mond funktionierten, und lieferten Mondbodenproben zur Erde.
In den frühen 80ern. In den USA wurde ein neuer Typ von Raumfahrzeugen geschaffen – das wiederverwendbare Raumschiff „Space Shuttle“ („Space Shuttle“). Strukturell ist das Raumtransportsystem Space Shuttle eine Orbitalstufe – ein Flugzeug mit drei Flüssigkeitsraketentriebwerken (Raketenflugzeug) –, das an einen externen Außenbordtreibstofftank mit zwei Feststoffboostern angeschlossen ist. Wie herkömmliche Trägerraketen startet das Space Shuttle vertikal (das Startgewicht des Systems beträgt 2040 Tonnen). Nach der Verwendung wird der Treibstofftank abgetrennt und in der Atmosphäre verbrannt; nach der Abtrennung gelangen die Booster in den Atlantik und können wiederverwendet werden.
Das Startgewicht der Orbitalstufe beträgt etwa 115 Tonnen, einschließlich einer Nutzlast von etwa 30 Tonnen und einer Besatzung von 6-8 Astronauten; Rumpflänge - 32,9 m, Flügelspannweite - 23,8 m.
Nach Abschluss der Aufgaben im Weltraum kehrt die Orbitalstufe zur Erde zurück, landet wie ein normales Flugzeug und kann in Zukunft wiederverwendet werden.
Der Hauptzweck des Space Shuttles besteht darin, Shuttle-Flüge entlang der Route „Erde – Umlaufbahn – Erde“ durchzuführen, um Nutzlasten (Satelliten, Elemente von Orbitalstationen usw.) für verschiedene Zwecke in relativ niedrige Umlaufbahnen zu befördern und verschiedene durchzuführen Forschung im Weltraum und Experimente. Das US-Verteidigungsministerium plant, das Space Shuttle in großem Umfang zur Militarisierung des Weltraums einzusetzen, was die Sowjetunion entschieden ablehnt.
Der Erstflug des Space Shuttles fand im April 1981 statt.
Bis zum 1. Januar 1986 fanden 23 Flüge von Raumfahrzeugen dieses Typs statt, die die vier Orbitalstufen Columbia, Challenger, Disc Veri und Atlantis nutzten.
Im Juli 1975 wurde im erdnahen Orbit ein wichtiges internationales Weltraumexperiment durchgeführt: An einem gemeinsamen Flug nahmen Schiffe zweier Länder teil – die sowjetische Sojus-19 und die amerikanische Apollo. Im Orbit dockten die Schiffe an, und zwei Tage lang gab es ein Raumsystem aus Raumschiffen beider Länder. Die Bedeutung dieses Experiments besteht darin, dass das große wissenschaftliche und technische Problem der Kompatibilität von Schiffen zur Durchführung eines gemeinsamen Flugprogramms mit Rendezvous und Andocken, gegenseitigem Transfer von Besatzungen und gemeinsamer wissenschaftlicher Forschung gelöst wurde.
Der gemeinsame Flug der Raumsonde Sojus-19, gesteuert von den Kosmonauten A. A. Leonov und V. N. Kubasov, und der Raumsonde Apollo, gesteuert von den Kosmonauten T. Stafford, V. Brand und D. Slayton, wurde zu einem historischen Ereignis in der Raumfahrt. Dieser Flug zeigte, dass die UdSSR und die USA nicht nur auf der Erde, sondern auch im Weltraum zusammenarbeiten können.
Zwischen März 1978 und Mai 1981 fanden Flüge von neun internationalen Besatzungen im Rahmen des Intercosmos-Programms auf der sowjetischen Raumsonde Sojus und der Orbitalstation Saljut-6 statt. Im Weltraum führten internationale Besatzungen zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten durch – sie führten etwa 150 wissenschaftliche und technische Experimente in den Bereichen Weltraumbiologie und -medizin, Astrophysik, Weltraummaterialwissenschaften, Geophysik und Erdbeobachtung durch, um seine natürlichen Ressourcen zu untersuchen.
Im Jahr 1982 flog eine sowjetisch-französische internationale Besatzung mit der sowjetischen Raumsonde Sojus T-6 und der Orbitalstation Saljut-7 und im April 1984 mit der sowjetischen Raumsonde Sojus T-11 und der Orbitalstation Saljut-7 und indische Kosmonauten flogen.
Flüge internationaler Besatzungen auf sowjetischen Raumschiffen und Orbitalstationen sind von großer Bedeutung für die Entwicklung der Weltastronautik und die Entwicklung freundschaftlicher Beziehungen zwischen den Völkern verschiedener Länder.
