Nur eine kurze Zeit trennt uns vom 12. April 1961, als Juri Gagarins legendäre „Wostok“ den Weltraum stürmte und Dutzende von Raumschiffen bereits dort waren. Alle von ihnen, die bereits fliegen oder gerade auf den Blättern von Whatman-Papier geboren werden, sind sich in vielerlei Hinsicht ähnlich. Dies ermöglicht es uns, über das Raumfahrzeug im Allgemeinen zu sprechen, da wir nur über ein Auto oder ein Flugzeug sprechen, ohne uns auf eine bestimmte Automarke zu beziehen.

Sowohl ein Auto als auch ein Flugzeug kommen ohne Motor, Fahrerkabine und Steuergeräte nicht aus. Das Raumschiff hat auch ähnliche Teile.

Indem sie einen Mann ins All schicken, sorgen die Designer für seine sichere Rückkehr. Der Abstieg des Schiffes zur Erde beginnt mit einer Verringerung seiner Geschwindigkeit. Die Rolle der Raumbremse wird von übernommen korrigierendes Bremsantriebssystem. Es dient auch dazu, Manöver im Orbit durchzuführen. BEI Instrumentenfach Stromquellen, Funkgeräte, Steuersystemgeräte und andere Geräte befinden. Astronauten reisen aus dem Orbit zur Erde Abstiegsfahrzeug oder wie es manchmal genannt wird, Mannschaftsraum.

Zusätzlich zu den "obligatorischen" Teilen haben Raumschiffe neue Einheiten und ganze Abteile, ihre Größe und Masse wachsen. Also bekam das Sojus-Raumschiff einen zweiten "Raum" - orbitales Kompartiment. Hier ruhen sich Kosmonauten während mehrtägiger Flüge aus und setzen sich ab wissenschaftliche Experimente. Für das Andocken im Weltraum sind Schiffe mit speziellen ausgestattet Verbindungsknoten. Amerikanisches Raumschiff "Apollo" Mondfähre - ein Abteil für die Landung von Astronauten auf dem Mond und ihre Rückkehr.

Wir werden den Aufbau des Raumfahrzeugs am Beispiel des sowjetischen Sojus-Raumfahrzeugs kennenlernen, das Wostok und Voskhod ersetzte. Auf der Sojus wurden Manöver und manuelles Andocken im Weltraum durchgeführt, die weltweit erste experimentelle Raumstation geschaffen und zwei Kosmonauten von Schiff zu Schiff transferiert. Diese Schiffe haben auch das System des kontrollierten Abstiegs aus der Umlaufbahn und vieles mehr ausgearbeitet.

BEI Instrumentenaggregatfach"Sojus" platziert werden korrigierendes Bremsantriebssystem, bestehend aus zwei Triebwerken (wenn ein Triebwerk ausfällt, schaltet sich das zweite ein) und Instrumenten, die den Flug im Orbit gewährleisten. Außerhalb des Fachs installiert Solarplatten, Antennen und Strahlersystem Thermoregulierung.

Im Abstiegsfahrzeug sind Stühle installiert. Astronauten sind in ihnen, wenn sie das Schiff in die Umlaufbahn bringen, im Weltraum manövrieren und während des Abstiegs zur Erde. Vor den Astronauten befindet sich das Bedienfeld des Raumfahrzeugs. Das Abstiegsfahrzeug enthält sowohl Abstiegskontrollsysteme als auch Funkkommunikationssysteme, Lebenserhaltungssysteme, Fallschirmsysteme usw. Abstiegssteuermotoren und sanfte Landemaschinen.

Eine runde Luke führt vom Abstiegsfahrzeug zum geräumigsten Abteil des Schiffes - orbital. Es ist mit Arbeitsplätzen für Kosmonauten und Plätzen für deren Ruhe ausgestattet. Hier betreiben die Bewohner des Schiffes Sportübungen.

Jetzt können wir zu einer detaillierteren Darstellung der Systeme des Raumfahrzeugs übergehen.

Weltraumkraftwerk
Im Orbit ähnelt die Sojus einem schwebenden Vogel. Diese Ähnlichkeit wird ihm durch die "Flügel" der offenen Solarpanels verliehen. Für den Betrieb von Instrumenten und Geräten des Raumfahrzeugs wird elektrische Energie benötigt. Die Solarbatterie lädt die installierten auf. chemische Bordbatterien. Sogar wenn Solarbatterie liegt im Schatten, die Instrumente und Mechanismen des Schiffes bleiben nicht ohne Strom, sie beziehen ihn aus Batterien.

BEI In letzter Zeit Auf einigen Raumfahrzeugen dienen Brennstoffzellen als Stromquellen. In diesen ungewöhnlichen galvanischen Zellen wird die chemische Energie des Brennstoffs ohne Verbrennung in elektrische Energie umgewandelt (siehe Artikel „GOELRO-Plan und die Zukunft der Energie“). Kraftstoff - Wasserstoff wird durch Sauerstoff oxidiert. Reaktion gebiert elektrischer Strom und Wasser. Dieses Wasser kann dann zum Trinken verwendet werden. Neben einem hohen Wirkungsgrad ist dies ein großer Vorteil Brennstoffzellen. Die Energieintensität von Brennstoffzellen ist 4-5 Mal höher als die von Batterien. Brennstoffzellen sind jedoch nicht ohne Nachteile. Der schwerwiegendste von ihnen ist eine große Masse.

Derselbe Nachteil behindert noch immer den Einsatz von Atombatterien in der Raumfahrt. Schutz der Besatzung vor radioaktiver Strahlung dieser Kraftwerke macht das Schiff zu schwer.

Orientierungssystem
Von der letzten Stufe der Trägerrakete getrennt, beginnt das durch Trägheit schnell rasende Schiff langsam und zufällig zu rotieren. Versuchen Sie in dieser Position festzustellen, wo sich die Erde und wo der "Himmel" befindet. In einer stürzenden Kabine ist es für Astronauten schwierig, den Standort des Schiffes zu bestimmen; Himmelskörper, ist in dieser Position auch der Betrieb der Solarbatterie nicht möglich. Daher ist das Schiff gezwungen, eine bestimmte Position im Weltraum einzunehmen - seine Orient. Bei astronomischen Beobachtungen werden einige geleitet helle Sterne, Sonne oder Mond. Um Strom von einer Solarbatterie zu erhalten, müssen Sie ihre Paneele auf die Sonne richten. Die Annäherung zweier Schiffe erfordert deren gegenseitige Orientierung. Manöver können auch nur in orientierter Position gestartet werden.

Das Raumfahrzeug ist mit mehreren kleinen Strahltriebwerken zur Lageregelung ausgestattet. Die Astronauten schalten sie in einer bestimmten Reihenfolge ein und aus und drehen das Schiff um eine beliebige Achse.

Erinnern wir uns an ein einfaches Schulerfahrung mit einer Wasserspinne. Reaktionskraft ein Wasserstrahl, der aus den Enden eines in verschiedene Richtungen gebogenen Rohrs spritzt, das an einem Faden aufgehängt ist, versetzt das Windrad in Rotation. Dasselbe passiert mit Raumschiff. Es ist perfekt aufgehängt - das Schiff ist schwerelos. Ein Paar Mikromotoren mit entgegengesetzt gerichteten Düsen reicht aus, um das Schiff um eine Achse zu drehen.

In einer bestimmten Kombination enthalten, können mehrere Triebwerke das Schiff nicht nur beliebig drehen, sondern auch zusätzlich beschleunigen oder von der ursprünglichen Flugbahn entfernen. Hier ist, was die Pilotkosmonauten A. G. Nikolaev und V. I. Sevastyanov über die Kontrolle des Raumschiffs Sojus-9 geschrieben haben: optische Geräte, um das Schiff mit großer Genauigkeit relativ zur Erde auszurichten. Eine noch höhere Genauigkeit (bis zu mehreren Bogenminuten) wurde erreicht, wenn das Raumschiff auf die Sterne ausgerichtet war.“

Raumschiff "Sojus-4": 1 - Augenhöhlenfach; 2 - Abstiegsfahrzeug, in dem Astronauten zur Erde zurückkehren; 3 - Sonnenkollektor
Nachtbatterien; 4 - Instrumentenfach.

„Low Thrust“ reicht jedoch nur für kleine Manöver aus. Signifikante Änderungen der Flugbahn erfordern bereits den Einbau eines leistungsstarken korrigierenden Antriebssystems.

Die Sojus-Routen verlaufen 200-300 km von der Erdoberfläche entfernt. Während eines langen Fluges wird das Schiff selbst in der sehr verdünnten Atmosphäre, die in solchen Höhen herrscht, in der Luft allmählich langsamer und sinkt ab. Wenn "keine Maßnahmen ergriffen werden, wird die Sojus" viel früher als zum angegebenen Zeitpunkt in die dichten Schichten der Atmosphäre eintreten. Daher wird das Schiff von Zeit zu Zeit durch Einschalten des korrigierenden Bremsantriebssystems in eine höhere Umlaufbahn gebracht. Das Korrektiv Die Installation funktioniert nicht nur beim Bewegen in eine höhere Umlaufbahn. Der Motor schaltet sich während des Rendezvous von Schiffen beim Andocken sowie bei verschiedenen Manövern im Orbit ein.

Auf dem Raumschiff "Sojus" "Pelzmantel" der Bildschirm-Vakuumisolierung.

Orientierung ist sehr Hauptteil Weltraumflug. Aber das Schiff nur auszurichten, reicht nicht aus. Er muss noch in dieser Position gehalten werden - stabilisieren. Im nicht unterstützten Weltraum ist dies nicht so einfach zu bewerkstelligen. Einer der meisten einfache Methoden Stabilisierung - Rotationsstabilisierung. In diesem Fall wird die Eigenschaft rotierender Körper verwendet, die Richtung der Rotationsachse beizubehalten und ihrer Änderung zu widerstehen. (Sie alle haben ein Kinderspielzeug gesehen – einen Kreisel, der sich hartnäckig weigert, vollständig zum Stehen zu kommen.) Geräte, die auf diesem Prinzip basieren – Kreisel, werden häufig in automatischen Steuerungssystemen für die Bewegung von Raumfahrzeugen verwendet (siehe die Artikel "Technologie hilft, Flugzeuge zu fahren" und "Automatische Geräte helfen Navigatoren"). Ein rotierendes Schiff ist wie ein massiver Kreisel: Seine Rotationsachse ändert praktisch nicht seine Position im Raum. Wenn die Sonnenstrahlen senkrecht zu seiner Oberfläche auf das Solarpanel fallen, erzeugt die Batterie einen elektrischen Strom. größte Stärke. Daher muss die Solarbatterie beim Aufladen der Batterien direkt in die Sonne „blicken“. Dafür ist das Schiff drehen. Zuerst sucht der Astronaut, der das Schiff dreht, nach der Sonne. Das Erscheinen einer Leuchte in der Mitte der Skala eines speziellen Geräts bedeutet, dass das Schiff richtig ausgerichtet ist. Jetzt werden die Mikromotoren eingeschaltet und das Schiff dreht sich um die Schiffs-Sonnenachse. Durch Veränderung der Neigung der Drehachse des Schiffs können Astronauten die Beleuchtung der Batterie verändern und so die Stärke des von ihr empfangenen Stroms regulieren. Raumfahrzeugsteuerung Rotationsstabilisierung ist es nicht der einzige Weg die Position des Schiffes im Weltraum zu halten. Während andere Operationen und Manöver durchgeführt werden, wird das Schiff durch den Schub der Triebwerke des Lageregelungssystems stabilisiert. Dies geschieht auf folgende Weise. Zunächst schalten die Kosmonauten die entsprechenden Mikromotoren ein, um das Raumschiff in die gewünschte Position zu drehen. Am Ende der Orientierung beginnen sich die Kreisel zu drehen Kontroll systeme. Sie "merken" sich die Position des Schiffes. Solange das Raumfahrzeug in einer gegebenen Position bleibt, sind die Gyroskope "still", d. h. sie geben keine Signale an die Orientierungsmaschinen. Bei jeder Drehung des Schiffs verschiebt sich jedoch sein Rumpf relativ zu den Drehachsen der Kreisel. In diesem Fall geben Gyroskope den Motoren die erforderlichen Befehle. Die Mikromotoren schalten sich ein und bringen das Schiff mit ihrem Schub wieder in seine ursprüngliche Position zurück.

Allerdings muss sich der Astronaut vor „dem Lenkrad drehen“ genau vorstellen, wo sich sein Schiff gerade befindet. Der Fahrer des Bodentransports wird von verschiedenen festen Objekten geführt. Im Weltraum navigieren Astronauten an den nächsten Himmelskörpern und fernen Sternen vorbei.

Der Sojus-Navigator sieht auf dem Steuerpult des Raumfahrzeugs immer die Erde vor sich - Navigationsglobus. Diese „Erde“ ist niemals wie ein echter Planet von einer Wolkendecke bedeckt. Es ist nicht nur ein dreidimensionales Bild der Globus. Im Flug drehen zwei Elektromotoren den Globus gleichzeitig um zwei Achsen. Einer von ihnen ist parallel zur Rotationsachse der Erde und der andere senkrecht zur Ebene der Umlaufbahn des Raumfahrzeugs. Die erste Bewegung simuliert die tägliche Rotation der Erde und die zweite - den Flug des Schiffes. Auf dem festen Glas, unter dem der Globus installiert ist, ist ein kleines Kreuz angebracht. Das ist unser "Raumschiff". Der Astronaut sieht jederzeit, wenn er auf die Erdoberfläche unter dem Fadenkreuz blickt, über welcher Region der Erde er sich gerade befindet.

Auf die Frage "Wo bin ich?" Sternenguckern sowie Seglern wird von den Bekannten geholfen Navigationsgerät - Sextant. Ein Weltraumsextant unterscheidet sich etwas von einem Seesextanten: Er kann im Cockpit eines Schiffes verwendet werden, ohne sein "Deck" zu verlassen.

Astronauten sehen die reale Erde durch das Bullauge und hindurch optischer Anblick. Dieses Gerät, das an einem der Fenster montiert ist, hilft dabei, die Winkelposition des Schiffes relativ zur Erde zu bestimmen. Mit seiner Hilfe führte die Sojus-9-Crew eine Orientierung an den Sternen durch.

Nicht heiß und nicht kalt
Das Schiff dreht sich um die Erde und taucht entweder in die blendenden, weißglühenden Strahlen der Sonne oder in die Dunkelheit einer frostigen kosmischen Nacht ein. Und die Kosmonauten arbeiten in leichten Trainingsanzügen und spüren weder Hitze noch Kälte, weil die Kabine ständig dem Menschen vertraut bleibt Zimmertemperatur. Auch die Instrumente des Schiffs fühlen sich unter diesen Bedingungen großartig an – schließlich hat der Mensch sie geschaffen, um unter normalen irdischen Bedingungen zu funktionieren.

Das Raumfahrzeug wird nicht nur durch direkte Sonneneinstrahlung erwärmt. Etwa die Hälfte aller Sonnenwärme, die auf die Erde trifft, wird zurück ins All reflektiert. Diese reflektierten Strahlen heizen das Schiff zusätzlich auf. Die Temperatur der Abteile wird auch durch die im Inneren des Schiffes betriebenen Instrumente und Einheiten beeinflusst. Sie nutzen den Großteil der Energie, die sie verbrauchen, nicht für den vorgesehenen Zweck, sondern geben sie in Form von Wärme ab. Wird diese Wärme nicht aus dem Schiff abgeführt, wird die Hitze in den Druckkammern bald unerträglich.

Das Raumfahrzeug vor äußeren Wärmeströmen schützen, überschüssige Wärme in den Weltraum abführen - das sind die Hauptaufgaben thermische Kontrollsysteme.

Vor dem Flug wird das Schiff in einen Pelzmantel gekleidet Bildschirm-Vakuum-Isolierung. Eine solche Isolierung besteht aus vielen abwechselnden Schichten eines dünnen metallisierten Films - Siebe, zwischen denen sich im Flug ein Vakuum bildet. Dies ist eine zuverlässige Barriere gegen Hitze Sonnenstrahlen. Zwischen die Siebe werden Schichten aus Glasfaser oder anderen porösen Materialien gelegt.

Alle Teile des Schiffes, die aus irgendeinem Grund nicht von einer Sieb-Vakuumdecke bedeckt sind, werden mit Beschichtungen beschichtet, die dazu geeignet sind die meisten Strahlungsenergie zurück in den Weltraum reflektieren. Beispielsweise nehmen mit Magnesiumoxid beschichtete Oberflächen nur ein Viertel der auf sie einfallenden Wärme auf.

Und doch nur solche verwenden passiv Schutzmittel ist es unmöglich, das Schiff vor Überhitzung zu schützen. Daher auf bemannten Raumfahrzeugen effektiver aktiv Mittel zur thermischen Steuerung.

An den Innenwänden versiegelter Abteile befindet sich ein Gewirr aus Metallrohren. In ihnen zirkuliert eine spezielle Flüssigkeit - Kühlmittel. Außerhalb des Schiffes installiert Heizkörper-Kühlschrank, deren Oberfläche nicht von einer Sieb-Vakuum-Isolierung bedeckt ist. Daran werden die Schläuche der aktiven Klimatisierung angeschlossen. Die im Fach erwärmte Kühlflüssigkeit wird in den Kühler gepumpt, der unnötige Wärme „herauswirft“. Platz. Die gekühlte Flüssigkeit wird dann zum Schiff zurückgeführt, um von vorne zu beginnen.

Warme Luft ist leichter als kalte Luft. Beim Erhitzen steigt es auf; die kalten, schwereren Schichten herunterdrücken. Es gibt eine natürliche Luftvermischung - Konvektion. Dank dieses Phänomens zeigt das Thermometer in Ihrer Wohnung, egal in welcher Ecke Sie es aufstellen, fast die gleiche Temperatur an.

In der Schwerelosigkeit ist eine solche Vermischung unmöglich. Daher z gleichmäßige Verteilung Wärme über das gesamte Volumen der Kabine des Raumfahrzeugs, es ist notwendig, mit Hilfe gewöhnlicher Ventilatoren eine erzwungene Konvektion darin anzuordnen.

Im Weltall wie auf der Erde
Auf der Erde denken wir nicht an Luft. Wir atmen es einfach. Im Weltraum wird das Atmen zum Problem. Um das Schiff herum Raumvakuum, Leere. Um zu atmen, müssen Astronauten Luftvorräte von der Erde mitnehmen.

Ein Mensch verbraucht etwa 800 Liter Sauerstoff pro Tag. Es kann auf dem Schiff in Flaschen oder in gasförmigem Zustand unter gelagert werden großer Druck oder in flüssiger Form. 1 kg einer solchen Flüssigkeit "zieht" jedoch 2 kg Metall, aus dem Sauerstoffflaschen hergestellt werden, und noch mehr komprimiertes Gas in den Weltraum - bis zu 4 kg pro 1 kg Sauerstoff.

Auf Luftballons kann man aber verzichten. In diesem Fall wird nicht reiner Sauerstoff an Bord des Raumfahrzeugs geladen, sondern ihn enthaltende Chemikalien gebundene Form. Viel Sauerstoff in den Oxiden und einigen Salzen Alkali Metalle, im wohlbekannten Wasserstoffperoxid. Darüber hinaus haben Oxide einen weiteren ganz entscheidenden Vorteil: Gleichzeitig mit der Freisetzung von Sauerstoff reinigen sie die Kabinenatmosphäre und absorbieren für den Menschen schädliche Gase.

Der menschliche Körper verbraucht kontinuierlich Sauerstoff, während Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Wasserdampf und viele andere Substanzen produziert werden. Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, die sich im geschlossenen Volumen von Raumfahrzeugabteilen angesammelt haben, können zu Vergiftungen von Astronauten führen. Kabinenluft wird ständig durch Gefäße mit Alkalimetalloxiden geleitet. Gleichzeitig passiert es chemische Reaktion: Sauerstoff wird freigesetzt und schädliche Verunreinigungen werden absorbiert. Beispielsweise enthält 1 kg Lithiumsuperoxid 610 g Sauerstoff und kann 560 g aufnehmen Kohlendioxid. Aktivkohle, die in den ersten Gasmasken getestet wurde, wird auch zur Reinigung der Luft abgedichteter Kabinen verwendet.

Neben Sauerstoff nehmen Astronauten Nahrung und Wasser mit in den Flug. Schmucklos Leitungswasser in haltbaren Polyethylenbehältern gelagert. Damit das Wasser nicht verdirbt und seinen Geschmack nicht verliert, werden ihm eine kleine Menge spezieller Substanzen, die sogenannten Konservierungsmittel, zugesetzt. So hält 1 mg ionisches Silber gelöst in 10 Liter Wasser sechs Monate lang trinkbar.

Aus dem Wassertank kommt ein Schlauch. Es endet mit einem Mundstück mit einer Verriegelungsvorrichtung. Der Astronaut steckt sich das Mundstück in den Mund, drückt auf den Knopf der Verriegelung und saugt Wasser ein. Das ist die einzige Möglichkeit, im Weltraum zu trinken. In der Schwerelosigkeit rutscht Wasser aus offenen Gefäßen und schwimmt, in kleine Kugeln zerfallend, um die Kabine.

Statt pastöser Püree, die die ersten Kosmonauten mitnahmen, isst die Sojus-Besatzung ganz normale „irdische“ Kost. Das Schiff hat sogar eine Miniaturküche, in der gekochte Speisen aufgewärmt werden.

Auf Fotos vor dem Start sind Yuri Gagarin, German Titov und andere Weltraumforscher gekleidet Anzüge, Lächelnde Gesichter schauen uns durch das Glas an Helme. Und jetzt kann ein Mann nicht mehr raus Weltraum oder ohne Raumanzug auf die Oberfläche eines anderen Planeten. Daher werden Raumanzugsysteme ständig verbessert.

Der Raumanzug wird oft mit einer auf die Größe eines menschlichen Körpers reduzierten Druckkabine verglichen. Und das ist gerecht. Der Anzug ist nicht ein Anzug, sondern mehrere übereinander getragen. Die äußere hitzebeständige Bekleidung ist eingefärbt weiße Farbe gut reflektierende Wärmestrahlen. Unter der Oberbekleidung - ein Anzug aus Sieb-Vakuum-Wärmedämmung und darunter - eine mehrschichtige Hülle. Dies verleiht dem Raumanzug vollständige Dichtheit.

Jeder, der schon einmal Gummihandschuhe oder -stiefel getragen hat, weiß, wie unbequem ein Anzug ist, der keine Luft durchlässt. Aber Astronauten erleben solche Unannehmlichkeiten nicht. Das Belüftungssystem des Raumanzugs rettet eine Person vor ihnen. Handschuhe, Stiefel und ein Helm vervollständigen das "Outfit" eines Astronauten, der ins All geht. Das Bullauge des Helms ist mit einem Lichtfilter ausgestattet, der die Augen vor blendendem Sonnenlicht schützt.

Der Kosmonaut hat einen Rucksack auf dem Rücken. Es verfügt über eine mehrstündige Sauerstoffversorgung und ein Luftreinigungssystem. Der Ranzen ist mit flexiblen Schläuchen mit dem Anzug verbunden. Kommunikationsdrähte und ein Sicherheitsseil - ein Fall verbindet den Astronauten mit dem Raumschiff. Ein kleines Düsentriebwerk hilft einem Astronauten, im Weltraum zu "schweben". Amerikanische Astronauten verwendeten einen solchen Gasmotor in Form einer Pistole.

Das Schiff fliegt weiter. Aber Astronauten fühlen sich nicht einsam. Hunderte von unsichtbaren Fäden verbinden sie mit ihrer Heimaterde.

Viele komplexe Aufgaben der automatischen Steuerung Weltraumobjekte entsteht bei der Steuerung von bemannten Raketen- und Weltraumkomplexen, die einen bemannten Flug zum Mond und die Rückkehr zur Erde durchführen sollen. Betrachten Sie als Beispiel das Steuersystem des amerikanischen Raumschiffs "Apollo", das für eine dreiköpfige Besatzung ausgelegt ist.

In der Regel besteht ein solches Raumfahrzeug aus drei Abteilen, die mit Hilfe einer leistungsstarken Trägerrakete auf eine Flugbahn zum Mond gebracht werden.

Das Kommandoabteil ist für den atmosphärischen Wiedereintritt ausgelegt und beherbergt alle drei Besatzungsmitglieder für den größten Teil des Fluges. Das Hilfsfach enthält Antriebssysteme, die die Möglichkeit bietet, Manöver, Stromquellen usw. durchzuführen. Für die Landung auf dem Mond soll ein spezielles Abteil verwendet werden, in dem sich zu diesem Zeitpunkt zwei Besatzungsmitglieder befinden und der dritte Astronaut in einer selenozentrischen Umlaufbahn fliegen wird .

Das Steuer- und Navigationssystem eines solchen Raumfahrzeugs ist ein Bordsystem, das zur Bestimmung der Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs sowie zur Steuerung von Manövern verwendet wird. Teile dieses Systems befinden sich sowohl im Kommandoabteil als auch in dem für die Mondlandung vorgesehenen Abteil. Jeder Teil enthält Geräte zur Speicherung der Orientierung im Trägheitsraum und zur Messung von G-Kräften, Geräte für optische Messungen, Instrumententafeln und Bedienfelder, Geräte zur Anzeige von Daten auf Anzeigen und einen digitalen Bordcomputer.

Flugplan des Apollo-Raumschiffs

Die Flugbahn des Mondraumfahrzeugs besteht aus aktiven Abschnitten und Trägheitsflugabschnitten. Die Aufgaben des Managementsystems in diesen Bereichen unterscheiden sich teilweise.

Während des Trägheitsfluges ist es notwendig, die Position des Geräts und seine Geschwindigkeit zu kennen, d. h. um Navigationsprobleme zu lösen. Diese verwendet Informationen, die von Bodenstationen empfangen werden, um den Flug zu verfolgen. Raumfahrzeug, Daten zur Bestimmung der Position des Geräts relativ zu den Sternen, der Erde und dem Mond, die mit optischen Geräten an Bord erhalten wurden, und Daten aus Radarmessungen. Nach dem Sammeln dieser Informationen wird es mögliche Definition die Position des Geräts, seine Geschwindigkeit und das Manöver, das erforderlich ist, um einen bestimmten Punkt zu treffen. In Freifluggebieten und insbesondere während der Zeiträume der Navigationsinformationserfassung ist es oft notwendig, die Ausrichtung des Geräts sicherzustellen. Bei Manövern wird eine Plattform verwendet, die mit Hilfe von Gyroskopen im Raum stabilisiert wird.

Auf der Plattform sind Beschleunigungsmesser installiert, die Beschleunigungen messen und Informationen an den Bordcomputer liefern. Wenn Sie das Gerät steuern, bevor Sie auf dem Mond landen, müssen Sie es wissen Anfangsgeschwindigkeit und Stellung. Informationen über diese Werte werden in den Flugsegmenten durch Trägheit gebildet.

Betrachten wir kurz die Aufgaben, die das Leit- und Navigationssystem lösen muss verschiedenen Stadien Programme.

Injektion in eine geozentrische Umlaufbahn Beim Start einer Trägerrakete erfolgt die Steuerung durch ein System, das vor der Trägerrakete installiert ist. In der Startphase erzeugt das Kommandoabteilsystem jedoch Befehle, die im Falle eines Ausfalls des Steuersystems der Trägerrakete verwendet werden können. Darüber hinaus liefert das Steuersystem des Kommandoraums der Besatzung Informationen über die Genauigkeit des Starts des Fahrzeugs in eine bestimmte geozentrische Umlaufbahn.

Geozentrisches Flugsegment: Das Raumfahrzeug und die letzte Stufe der Trägerrakete machen eine oder mehrere Drehungen in einer geozentrischen Umlaufbahn. In dieser Phase werden von der Bordausrüstung durchgeführte Navigationsmessungen hauptsächlich durchgeführt, um die korrekte Funktion der Ausrüstung zu überprüfen. Die optischen Elemente der Kommandoraumsteuerung dienen der Verdeutlichung von Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Von Bordgeräten empfangene Daten werden mit Daten geteilt, die von Bodenverfolgungsstationen gesendet werden.

Das Freiflugsegment zum Mond: Kurz nach dem Verlassen der geozentrischen Umlaufbahn trennt sich das Gerät von der letzten Stufe der Trägerrakete. Startpositionen und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs werden sowohl von Bordsystemen als auch von Bodenstationen genau bestimmt. Wenn die Trajektorie des Fahrzeugs genau bestimmt ist, kann eine Trajektorienkorrektur durchgeführt werden. Typischerweise können drei Korrekturmanöver durchgeführt werden, die jeweils zu einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit um bis zu 3 m/s führen können. Die erste Flugbahnkorrektur kann etwa eine Stunde nach dem Start aus einer geozentrischen Umlaufbahn durchgeführt werden.

Der Abschnitt des Starts des Mondabteils auf der Flugbahn zur Mondoberfläche.Die erste Aufgabe des Steuersystems des Mondabteils besteht darin, die präziseAusführung des Manövers sicherzustellen, bei dem das Mondabteil aufgrund eines Geschwindigkeitsänderung um mehrere hundert Meter pro Sekunde, wird auf einer Flugbahn angezeigt, die in einer Höhe von 16 km in der Nähe endet gegebener Punkt Landung. Die Anfangsbedingungen für dieses Manöver werden mit der Navigationsausrüstung des Kommandoraums ermittelt. Die Daten werden manuell in das Kontrollsystem des Mondkompartiments eingegeben.

Landeplatz auf der Mondoberfläche Zu einem geeigneten Zeitpunkt, der vom Steuersystem des Mondkompartiments festgelegt wird, werden die Landetriebwerke gestartet, wodurch die Sinkgeschwindigkeit des Mondkompartiments verringert wird. In der Anfangsphase der Ausrichtung auf das Fach mit Trägheitssystem Beschleunigungen gemessen und die notwendige Orientierung des Gerätes bereitgestellt. Bei weiterer Landekontrolle wird das Radar verwendet, nachdem die Höhe und Geschwindigkeit des Abteils auf die angegebenen Grenzen gefallen sind. Gleichzeitig sorgen Besatzungsmitglieder mit Hilfe von speziellen Markierungen auf dem Bullauge und Informationen aus dem Computer für die Ausrichtung des Abteils. Die Steuerung sollte das meiste bieten effektiver Einsatz Kraftstoff während einer weichen Landung an einem bestimmten Ort.

Aufenthaltsphase auf der Mondoberfläche Wenn sich das Mondabteil auf der Mondoberfläche befindet, überwacht ein spezielles Radar, das auch verwendet wird, um das Aufeinandertreffen der Abteile im Orbit sicherzustellen, das Kommandoabteil genaue Definition Position der Umlaufbahn des Kommandoraums relativ zum Landepunkt.

Startphase von der Mondoberfläche Für die entsprechenden Anfangsbedingungen bestimmt der Computer des Abteils die Flugbahn, die das Treffen mit dem Kommandoabteil, das in der Umlaufbahn des Mondsatelliten fliegt, und einen Startbefehl sicherstellt ausgegeben wird. Mit Hilfe des Trägheitssystems wird der Mondraum geführt und der Moment der Motorabschaltung bestimmt. Nach dem Abstellen des Motors macht das Mondabteil einen freien Flug entlang einer Flugbahn nahe der Flugbahn des Kommandoabteils.

Flugetappe entlang einer Zwischenbahn Ein auf dem Mondabteil installiertes Radar ermöglicht es, Informationen über die relative Position beider Abteile zu erhalten. Nach Klärung relative Position Trajektorien können auf die gleiche Weise korrigiert werden, wie es beim Flug zum Mond gemacht wurde.

Die Rendezvous-Stufe in einer selenozentrischen Umlaufbahn: Wenn sich die Kompartimente annähern, wird der Schub der Triebwerke durch die Signale der Trägheits- und Radarsysteme gesteuert, um die Relativgeschwindigkeit zwischen den Kompartimenten zu reduzieren. Das Docking in der Bucht kann manuell oder automatisch gesteuert werden.

Rückkehr zur Erde Die Rückkehr des Kommando- und Hilfsraums zur Erde erfolgt ähnlich wie beim Flug zum Mond mit Korrekturmanövern. Am Ende dieses Abschnitts muss das Navigationssystem die Anfangsbedingungen für den Eintritt in die Atmosphäre genau bestimmen und den Eintritt in einen relativ schmalen „Korridor“ ermöglichen, der oben und unten begrenzt ist.

Atmosphärischer Eintritt An der atmosphärischen Eintrittsstelle wird die Bewegung des Abteils gemäß den Daten über Überlastung und Lage des Geräts, die aus dem Trägheitssystem erhalten werden, durch Änderung seines Rollwinkels gesteuert. Das Kommandoabteil ist ein achsensymmetrischer Körper, aber sein Massenschwerpunkt liegt nicht auf der Symmetrieachse, und beim Fliegen im Trimm-Anstellwinkel beträgt die aerodynamische Qualität* des Geräts etwa 0,3. Dies ermöglicht, durch Veränderung des Rollwinkels, den Anstellwinkel zu verändern und somit den Flug in der Längsebene zu steuern. Beim Eintritt in die Erdatmosphäre kommt es zu einer aerodynamischen Bremsung des Kommandoraums. Gleichzeitig nimmt seine Geschwindigkeit von der zweiten kosmischen Geschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit ab, die geringfügig unter der ersten kosmischen (kreisenden) Geschwindigkeit liegt. Nach dem ersten Eintauchen in die Atmosphäre schaltet das Gerät auf eine ballistische Flugbahn um, verlässt die Atmosphäre, tritt dann wieder in die dichten Schichten der Atmosphäre ein und schaltet auf eine Abstiegsflugbahn um. Die Phase der Steuerung des Raumfahrzeugs während des ersten Eintauchens in die Atmosphäre ist äußerst wichtig, da das Steuerungssystem einerseits die Aufrechterhaltung der g-Kräfte und der aerodynamischen Erwärmung innerhalb der festgelegten Grenzen gewährleisten muss und andererseits muss Bereitstellung der erforderlichen Auftriebskraft, bei der die erforderliche Reichweite und Landung des Schiffes in einem bestimmten Bereich erfolgen.

* Aerodynamische Qualität ist das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand.

Die Steuerung des Raumfahrzeugs während des zweiten Tauchgangs kann analog zur Steuerung während des Abstiegs der Raumschiff-Satelliten durchgeführt werden.

Die Wissenschaft und Technologie der Steuerung von Raumfahrzeugen ist noch im Gange Anfangszeit seiner Entwicklung. In dem Jahrzehnt, das seit dem Start des ersten künstlichen Erdsatelliten vergangen ist, hat es enorme Fortschritte gemacht und viele der schwierigsten Probleme gelöst, aber die Aussichten für seine Entwicklung sind noch grandioser.

Verbesserung der Computertechnologie, Mikrominiaturisierung von Elementen elektronischer Geräte, Entwicklung von Mitteln zur Verarbeitung und Übertragung von Informationen, Bau von neuen Mess- und Informationsgeräten physikalische Prinzipien, die Entwicklung neuer Prinzipien und Geräte zur Orientierung, Stabilisierung und Steuerung eröffnen grenzenlose Horizonte für die Schaffung eines perfekten bemannten und unbemannten Weltraums Flugzeug die einer Person helfen, die Geheimnisse des Universums zu kennen, und dazu dienen wird, viele praktische Probleme zu lösen.

::: Wie man ein Raumschiff steuert: Anleitung Die Schiffe der Sojus-Serie, denen vor fast einem halben Jahrhundert eine Mondzukunft versprochen wurde, sind nie abgereist Erdumlaufbahn, erlangte aber den Ruf als zuverlässigster Raumtransporter für Passagiere. Betrachten wir sie mit den Augen des Schiffskommandanten.

Das Sojus-TMA-Raumschiff besteht aus einem Instrumentenmontageraum (PAO), einem Abstiegsfahrzeug (SA) und einem Komfortraum (BO), den CA besetzt Hauptteil Schiff. So wie wir in einem Verkehrsflugzeug während des Starts und Aufstiegs angewiesen werden, unsere Sicherheitsgurte anzulegen und unsere Sitze nicht zu verlassen, müssen auch Astronauten in ihren Sitzen sitzen, angeschnallt sein und ihre Raumanzüge in der Phase des Starts nicht ausziehen das Schiff in die Umlaufbahn und manövrieren. Nach Ende des Manövers darf die Besatzung, bestehend aus Schiffskommandant, Flugingenieur-1 und Flugingenieur-2, ihre Raumanzüge ausziehen und sich in das Dienstabteil begeben, wo sie essen und auf die Toilette gehen kann. Der Flug zur ISS dauert etwa zwei Tage, die Rückkehr zur Erde dauert 3-5 Stunden. Das in der Sojus-TMA verwendete Informationsanzeigesystem (IDS) Neptune-ME gehört zur fünften Generation des IDS für die Raumfahrzeuge der Sojus-Serie. Wie Sie wissen, wurde die Sojus-TMA-Modifikation speziell für Flüge zum Internationalen entwickelt Raumstation, was die Teilnahme von NASA-Astronauten an diesen voluminöseren Raumanzügen nahelegte. Damit die Astronauten durch die Luke gelangen konnten, die die Haushaltseinheit mit dem Abstiegsfahrzeug verbindet, war es natürlich notwendig, die Tiefe und Höhe der Konsole unter Beibehaltung ihrer vollen Funktionalität zu reduzieren. Das Problem war auch, dass eine Reihe von Instrumentenbaugruppen, die in früheren Versionen von SDI verwendet wurden, aufgrund des Zerfalls der ersteren nicht mehr hergestellt werden konnten Sowjetische Wirtschaft und die Einstellung einiger Produktionen. Der Trainingskomplex "Sojus-TMA", der sich im Kosmonauten-Trainingszentrum befindet, ist nach ihm benannt. Gagarin (Star City), enthält ein Mock-up des Abstiegsfahrzeugs und des Haushaltsabteils. Daher musste die gesamte SDI grundlegend überarbeitet werden. Das zentrale Element des SDI des Schiffes war ein integriertes Bedienfeld, das mit einem Computer vom Typ IBM PC hardwarekompatibel war. Raumkonsole

Das Informationsanzeigesystem (IDS) im Raumschiff Sojus-TMA heißt Neptune-ME. Aktuell sind es noch mehr eine neue Version SDI für die sogenannten digitalen "Sojus" - Schiffe des Typs "Sojus-TMA-M". Die Änderungen betrafen jedoch hauptsächlich die elektronische Befüllung des Systems - insbesondere wurde das analoge Telemetriesystem durch ein digitales ersetzt. Grundsätzlich bleibt die Kontinuität der „Schnittstelle“ erhalten. 1. Integriertes Bedienfeld (InPU). Insgesamt befinden sich an Bord des Abstiegsfahrzeugs zwei IPUs – eine für den Kommandanten des Schiffes, die zweite für den links sitzenden Flugingenieur-1. 2. Ziffernblock zur Eingabe von Codes (zur Navigation auf dem InPU-Display). 3. Markierungssteuerblock (wird zur Navigation des InPU-Unterdisplays verwendet). 4. Block der Elektrolumineszenzanzeige aktuellen Zustand Systeme (TS). 5. RPV-1 und RPV-2 - manuelle Drehventile. Sie sind dafür verantwortlich, die Leitungen mit Sauerstoff aus kugelförmigen Ballons zu füllen, von denen sich einer im Instrumentenaggregatfach und der andere im Abstiegsfahrzeug selbst befindet. 6. Elektropneumatisches Ventil für die Sauerstoffversorgung während der Landung. 7. Spezielles Kosmonautenvisier (VSK). Während des Andockens blickt der Schiffskommandant auf die Andockstelle und beobachtet das Andocken des Schiffes. Um das Bild zu übertragen, wird ein Spiegelsystem verwendet, ungefähr das gleiche wie im Periskop eines U-Bootes. 8. Bewegungssteuerungsknopf (RUD). Mit dieser Hilfe steuert der Kommandant des Raumfahrzeugs die Triebwerke, um der Sojus-TMA eine lineare (positive oder negative) Beschleunigung zu verleihen. 9. Mit dem Lagesteuerknüppel (OCC) stellt der Kommandant des Raumfahrzeugs die Drehung der Sojus-TMA um den Schwerpunkt ein. 10. Die Kühl- und Trocknungseinheit (XSA) entzieht dem Schiff Wärme und Feuchtigkeit, die sich aufgrund der Anwesenheit von Personen an Bord zwangsläufig in der Luft ansammeln. 11. Kippschalter zum Einschalten der Belüftung von Raumanzügen während der Landung. 12. Voltmeter. 13. Sicherungsblock. 14. Schaltfläche zum Starten der Konservierung des Schiffes nach dem Andocken. Die Ressource von Sojus-TMA beträgt nur vier Tage, also muss sie geschützt werden. Nach dem Andocken werden Strom und Belüftung von der Orbitalstation selbst bereitgestellt. Der Artikel wurde in der Zeitschrift Popular Mechanics veröffentlicht

Sobald sich das Raumschiff oder die Orbitalstation von der letzten Stufe der Rakete, die sie ins All trägt, trennt, werden sie zum Arbeitsobjekt der Spezialisten im Mission Control Center.

Die Hauptwarte – ein weitläufiger, von Konsolenreihen gesäumter Raum, hinter dem sich Spezialisten befinden – schlägt konzentrierte Stille. Nur die Stimme des Bedieners, der mit den Astronauten kommuniziert, unterbricht es. Die gesamte Stirnwand der Halle wird von drei Bildschirmen und mehreren Digitalanzeigen eingenommen. Auf dem größten, zentralen Bildschirm - eine bunte Weltkarte. Die Straße der Kosmonauten lag darauf wie eine blaue Sinuskurve – so sieht die Projektion der auf ein Flugzeug entfalteten Umlaufbahn des Raumfahrzeugs aus. Der rote Punkt bewegt sich langsam entlang der blauen Linie – das Schiff befindet sich im Orbit. Auf dem rechten und linken Bildschirm sehen wir ein Fernsehbild der Kosmonauten, eine Liste der wichtigsten im Weltraum durchgeführten Operationen, Umlaufbahnparameter, Arbeitspläne der Besatzung für die nahe Zukunft. Zahlen blinken über den Bildschirmen. Sie zeigen Moskauer Zeit und Zeit an Bord des Schiffes, Nummer der nächsten Umlaufbahn, Flugtag, Uhrzeit der nächsten Kommunikationssitzung mit der Besatzung.

Über einer der Konsolen steht ein Schild: "Leiter der ballistischen Gruppe". Die Ballistik ist für die Bewegung des Raumfahrzeugs zuständig. Das zählen sie genaue Uhrzeit Start, die Flugbahn des Starts in die Umlaufbahn, nach ihren Daten werden Raumfahrzeugmanöver durchgeführt, ihr Andocken mit orbitale Stationen und zur Erde hinabsteigen. Der Leiter der Ballistik überwacht Informationen aus dem Weltraum. Vor ihm auf einem kleinen Fernsehbildschirm sind Zahlenkolonnen zu sehen. Das sind Signale vom Schiff, die elektronisch aufwendig verarbeitet wurden Computers(Computerzentrum.

Computer verschiedene Modelle bilden im Zentrum einen ganzen Rechenkomplex. Sie sortieren Informationen, bewerten die Zuverlässigkeit jeder Messung, verarbeiten und analysieren telemetrische Indikatoren (siehe Telemechanik). Jede Sekunde Millionen mathematische Operationen, und alle 3 Sekunden aktualisieren die Computer die Informationen auf den Konsolen.

In der Haupthalle empfangen Menschen direkte Beteiligung bei der Flugsteuerung. Dies sind Flugleiter und einzelne Gruppen Spezialisten. In anderen Bereichen des Zentrums gibt es sogenannte Selbsthilfegruppen. Sie planen einen Flug, finden beste Wege zur Ausführung Entscheidungen getroffen, raten, in der Halle zu sitzen. Zu den Selbsthilfegruppen gehören Ballistikspezialisten, Designer verschiedener Raumfahrzeugsysteme, Ärzte und Psychologen, Wissenschaftler, die entwickelt haben wissenschaftliches Programm Flug, Vertreter des Kommando- und Messkomplexes und des Such- und Rettungsdienstes sowie Personen, die die Freizeit der Kosmonauten organisieren, Musikprogramme für sie vorbereiten, Radiotreffen mit Familien, bekannte Persönlichkeiten Wissenschaft und Kultur.

Das Kontrollzentrum verwaltet nicht nur die Aktivitäten der Besatzung, überwacht die Funktion von Systemen und Einheiten von Raumfahrzeugen, sondern koordiniert auch die Arbeit zahlreicher Boden- und Schiffsverfolgungsstationen.

Warum brauchen wir viele Kommunikationsstationen mit Platz? Tatsache ist, dass jede Station für sehr kurze Zeit Kontakt zu einem fliegenden Raumfahrzeug halten kann, da das Schiff schnell die Funksichtzone dieser Station verlässt. Inzwischen ist die Menge an Informationen, die über die Ortungsstationen des Schiffes und das Mission Control Center ausgetauscht werden, sehr groß.

Jedes Raumschiff hat Hunderte von Sensoren. Sie messen Temperatur und Druck, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen, Spannungen und Schwingungen in einzelnen Baueinheiten. Mehrere hundert Parameter, die den Zustand von Bordsystemen charakterisieren, werden regelmäßig gemessen. Sensoren konvertieren Tausende von verschiedene Indikatoren in elektrische Signale umwandeln, die dann automatisch per Funk zur Erde übertragen werden.

All diese Informationen müssen so schnell wie möglich verarbeitet und analysiert werden. Natürlich können Stationsspezialisten nicht auf die Hilfe von Computern verzichten. Verarbeitet an Sendungsverfolgungsstationen Minderheit Daten, und der Großteil per Kabel und Funk - durch künstliche satelliten Earth "Lightning" - wird an das Kontrollzentrum übertragen.

Wenn Raumfahrzeuge die Verfolgungsstationen passieren, werden die Parameter ihrer Umlaufbahnen und Flugbahnen bestimmt. Doch derzeit arbeiten nicht nur die Funksender des Schiffes oder Satelliten auf Hochtouren, sondern auch deren Funkempfänger. Sie erhalten zahlreiche Befehle von der Erde, vom Kontrollzentrum. Diese Befehle werden ein- oder ausgeschaltet verschiedene Systeme und Mechanismen des Raumfahrzeugs ändern sich die Programme ihrer Arbeit.

Stellen Sie sich vor, wie eine Ortungsstation funktioniert.

Ein kleiner Stern erscheint und bewegt sich langsam am Himmel über der Ortungsstation. Sanft rotierend folgt ihr die tonnenschwere Schale der Empfangsantenne. Eine weitere Antenne – eine Sendeantenne – ist einige Kilometer entfernt installiert: In einer solchen Entfernung stören Sender den Empfang von Signalen aus dem Weltraum nicht mehr. Und das passiert bei jeder nächsten Ortungsstation.

Alle befinden sich an Orten, über denen Weltraumrouten liegen. Die Funksichtzonen benachbarter Stationen überlappen sich teilweise. Eine Zone noch nicht vollständig verlassen, tritt das Schiff bereits in eine andere ein. Jede Station, die das Gespräch mit dem Schiff beendet hat, "überträgt" es zu einer anderen. Der Weltraum-Staffellauf geht über die Grenzen unseres Landes hinaus.

Lange vor dem Flug des Raumfahrzeugs gehen schwimmende Ortungsstationen auf See - besondere Schiffe Expeditionsflotte der Akademie der Wissenschaften der UdSSR. Schiffe der „Weltraum“-Flotte halten in verschiedenen Ozeanen Wache. Es ist geleitet Wissenschaftsschiff"Kosmonaut Yuri Gagarin", 231,6 m lang, 11 Decks, 1250 Zimmer. Die vier riesigen Antennenschüsseln des Schiffes senden und empfangen Signale aus dem Weltraum.

Dank Ortungsstationen können wir die Bewohner des Weltraumhauses nicht nur hören, sondern auch sehen. Kosmonauten machen regelmäßig TV-Berichte, zeigen Erdbewohnern ihren Planeten, den Mond, Sterne, die hell am schwarzen Himmel leuchten...