Uma nave espacial também é uma aeronave, mas destina-se apenas ao movimento em espaço sem ar. Você pode voar pelo ar muito mais rápido do que nadar na água ou se mover em terra, e no espaço sem ar você pode atingir velocidades ainda mais altas, mas quanto maior a velocidade, mais importante é o peso da estrutura. O aumento do peso da espaçonave leva a um aumento muito grande no peso do sistema de foguetes que lança a nave na região planejada do espaço sideral.
Portanto, tudo o que está a bordo da espaçonave deve pesar o mínimo possível e nada deve ser supérfluo. Este requisito representa um dos maiores desafios para os projetistas de espaçonaves.
Quais são as principais partes de uma nave espacial? As espaçonaves são divididas em duas classes: habitadas (há uma tripulação de várias pessoas a bordo) e desabitadas (é instalado a bordo equipamento científico que transmite automaticamente todos os dados de medição para a Terra). Consideraremos apenas espaçonaves tripuladas. A primeira espaçonave tripulada na qual Yu. A. Gagarin fez seu vôo foi a Vostok. É seguido por navios da série Sunrise. Estes não são mais dispositivos de assento único como o Vostok, mas dispositivos de múltiplos assentos. Pela primeira vez no mundo, um voo em grupo de três cosmonautas-piloto - Komarov, Feoktistov, Egorov - foi realizado na espaçonave Voskhod.
A próxima série de espaçonaves criadas na União Soviética foi chamada Soyuz. Os navios desta série são muito mais complexos em design do que seus antecessores, e as tarefas que podem executar também são mais complexas. Os Estados Unidos também criaram vários tipos de naves espaciais.
Consideremos o projeto geral de uma espaçonave tripulada usando o exemplo da espaçonave americana Apollo.
Arroz. 10. Diagrama de um foguete de três estágios com nave espacial e sistema de recuperação.
A Figura 10 mostra uma visão geral do sistema de foguetes Saturno e da espaçonave Apollo acoplada a ele. A espaçonave fica entre o terceiro estágio do foguete e um dispositivo que se conecta à espaçonave em uma treliça chamada sistema de escape. Para que serve este dispositivo? Quando um motor de foguete ou seu sistema de controle opera durante o lançamento de um foguete, o mau funcionamento não pode ser descartado. Às vezes, esses problemas podem levar a um acidente - o foguete cairá na Terra. O que poderia acontecer? Os componentes do combustível se misturarão e se formará um mar de fogo, no qual se encontrarão tanto o foguete quanto a espaçonave. Além disso, ao misturar componentes de combustível, também podem formar-se misturas explosivas. Portanto, se por algum motivo ocorrer um acidente, é necessário afastar o navio do foguete até uma certa distância e só então pousar. Nestas condições, nem explosões nem incêndios serão perigosos para os astronautas. Este é o propósito para o qual serve o sistema de resgate de emergência (abreviado SAS).
O sistema SAS inclui motores principais e de controle movidos a combustível sólido. Se o sistema SAS receber um sinal sobre o estado de emergência do míssil, ele será ativado. A espaçonave se separa do foguete e os motores propulsores do sistema de escape impulsionam a espaçonave para cima e para longe. Quando o motor de pólvora termina de funcionar, um pára-quedas é ejetado da espaçonave e a nave desce suavemente para a Terra. O sistema SAS foi projetado para resgatar astronautas em caso de emergência durante o lançamento do veículo lançador e seu voo na fase ativa.
Se o lançamento do veículo lançador ocorrer bem e o vôo na fase ativa for concluído com sucesso, não há necessidade de sistema de resgate de emergência. Uma vez que a espaçonave é colocada em órbita baixa da Terra, este sistema se torna inútil. Portanto, antes da espaçonave entrar em órbita, o sistema de resgate de emergência é descartado da nave como lastro desnecessário.
O sistema de resgate de emergência está diretamente acoplado ao chamado veículo de descida ou reentrada da espaçonave. Por que tem esse nome? Já dissemos que uma espaçonave em vôo espacial consiste em várias partes. Mas apenas um de seus componentes retorna à Terra após um voo espacial, que é, portanto, chamado de veículo de reentrada. O veículo de retorno ou descida, ao contrário de outras partes da espaçonave, possui paredes grossas e um formato especial, o que é mais vantajoso do ponto de vista do vôo na atmosfera terrestre em altas velocidades. O veículo de recuperação, ou compartimento de comando, é onde os astronautas ficam durante o lançamento da espaçonave em órbita e, claro, durante a descida à Terra. Nele está instalada a maior parte dos equipamentos utilizados para controlar o navio. Como o compartimento de comando se destina ao lançamento de astronautas até a Terra, ele também abriga pára-quedas, com a ajuda dos quais a espaçonave freia na atmosfera e desce suavemente.
Atrás do veículo de descida há um compartimento denominado compartimento orbital. Neste compartimento estão instalados equipamentos científicos necessários à realização de pesquisas especiais no espaço, bem como sistemas que fornecem à nave tudo o que é necessário: ar, eletricidade, etc. missão. Suas paredes muito finas não suportam o calor a que o veículo de retorno fica exposto durante sua descida à Terra, passando pelas densas camadas da atmosfera. Portanto, ao entrar na atmosfera, o compartimento orbital queima como um meteoro.
Em espaçonaves destinadas a voar para o espaço profundo com pouso de pessoas em outros corpos celestes, é necessário ter mais um compartimento. Neste compartimento, os astronautas podem descer à superfície do planeta e, quando necessário, decolar dele.
Listamos as principais partes de uma espaçonave moderna. Vejamos agora como são garantidas as funções vitais da tripulação e a funcionalidade dos equipamentos instalados a bordo do navio.
É preciso muito para garantir a vida humana. Comecemos com o fato de que uma pessoa não pode existir nem em temperaturas muito baixas nem em temperaturas muito altas. O regulador de temperatura no globo é a atmosfera, ou seja, o ar. E quanto à temperatura na espaçonave? Sabe-se que existem três tipos de transferência de calor de um corpo para outro - condutividade térmica, convecção e radiação. Para transferir calor por condução e convecção, é necessário um transmissor de calor. Consequentemente, estes tipos de transferência de calor são impossíveis no espaço. Uma espaçonave, estando no espaço interplanetário, recebe calor do Sol, da Terra e de outros planetas exclusivamente por radiação. Vale a pena criar uma sombra a partir de uma fina folha de algum material que irá bloquear o caminho dos raios do Sol (ou da luz de outros planetas) até a superfície da espaçonave - e ela irá parar de aquecer. Portanto, não é difícil isolar termicamente uma espaçonave em um espaço sem ar.
Porém, ao voar no espaço sideral, não se deve temer o superaquecimento da nave pelos raios solares ou seu super-resfriamento como resultado da radiação de calor das paredes para o espaço circundante, mas o superaquecimento pelo calor que é liberado dentro do própria nave espacial. O que pode fazer com que a temperatura em um navio aumente? Em primeiro lugar, a própria pessoa é uma fonte que emite calor continuamente e, em segundo lugar, uma nave espacial é uma máquina muito complexa, equipada com muitos instrumentos e sistemas, cujo funcionamento envolve a libertação de grandes quantidades de calor. O sistema que garante as funções vitais dos tripulantes do navio enfrenta uma tarefa muito importante - todo o calor gerado pelas pessoas e pelos instrumentos é prontamente removido para fora dos compartimentos do navio e garante que a temperatura neles seja mantida no nível exigido para o funcionamento humano normal. existência e o funcionamento dos instrumentos.
Como é possível, em condições espaciais, onde o calor é transferido apenas por radiação, garantir as condições de temperatura necessárias numa nave espacial? Você sabe que no verão, quando o sol forte brilha, todos usam roupas de cores claras, nas quais o calor é menos sentido. Qual é o problema? Acontece que uma superfície clara, ao contrário de uma escura, não absorve bem a energia radiante. Ele reflete e, portanto, aquece muito menos.
Essa propriedade dos corpos, dependendo de sua cor, de absorver ou refletir a energia radiante em maior ou menor grau, pode ser usada para regular a temperatura no interior da espaçonave. Existem substâncias (chamadas termofotrópicos) que mudam de cor dependendo da temperatura de aquecimento. À medida que a temperatura aumenta, eles começam a descolorir, e quanto mais forte, maior a temperatura de seu aquecimento. Pelo contrário, escurecem quando resfriados. Esta propriedade dos termofotrópicos pode ser muito útil se forem utilizados no sistema de controle térmico de espaçonaves. Afinal, os termofotrópicos permitem manter a temperatura de um objeto em um determinado nível automaticamente, sem o uso de quaisquer mecanismos, aquecedores ou resfriadores. Como resultado, o sistema de controle térmico usando termofotrópicos terá uma massa pequena (e isso é muito importante para espaçonaves) e nenhuma energia será necessária para ativá-lo. (Os sistemas de controle térmico que operam sem consumir energia são chamados de passivos.)
Existem outros sistemas de controle térmico passivo. Todos eles têm uma propriedade importante - baixo peso. No entanto, eles não são confiáveis em operação, especialmente durante o uso a longo prazo. Portanto, as espaçonaves são geralmente equipadas com os chamados sistemas ativos de controle de temperatura. Uma característica distintiva de tais sistemas é a capacidade de alterar o modo de operação. Um sistema de controle de temperatura ativo é como o radiador de um sistema de aquecimento central - se você quiser que o ambiente fique mais fresco, desligue o fornecimento de água quente ao radiador. Pelo contrário, se for necessário aumentar a temperatura da divisão, a válvula de corte abre-se completamente.
A tarefa do sistema de controle térmico é manter a temperatura do ar na cabine do navio dentro da temperatura ambiente normal, ou seja, 15 - 20°C. Se a divisão for aquecida com baterias de aquecimento central, a temperatura em qualquer parte da divisão é praticamente a mesma. Por que há tão pouca diferença na temperatura do ar perto de uma bateria quente e longe dela? Isso é explicado pelo fato de haver mistura contínua de camadas de ar quente e fria na sala. O ar quente (leve) sobe, o ar frio (pesado) desce. Este movimento (convecção) do ar se deve à presença da gravidade. Tudo em uma nave espacial não tem peso. Consequentemente, não pode haver convecção, ou seja, mistura de ar e equalização de temperatura em todo o volume da cabine. Não existe convecção natural, mas é criada artificialmente.
Para isso, o sistema de controle térmico prevê a instalação de diversos ventiladores. Ventiladores acionados por um motor elétrico forçam o ar a circular continuamente pela cabine do navio. Graças a isso, o calor gerado pelo corpo humano ou por qualquer dispositivo não se acumula em um só lugar, mas é distribuído uniformemente por todo o volume.
Arroz. 11. Esquema de resfriamento do ar na cabine da espaçonave.
A prática tem mostrado que sempre é gerado mais calor em uma espaçonave do que irradiado para o espaço circundante através das paredes. Portanto, é aconselhável instalar nele baterias por onde deve ser bombeado o líquido frio. O ar da cabine acionado por um ventilador irá liberar calor para este líquido (ver Fig. 11), enquanto esfria. Dependendo da temperatura do líquido no radiador, bem como do seu tamanho, mais ou menos calor pode ser removido e assim manter a temperatura dentro da cabine do navio no nível necessário. O radiador, que resfria o ar, também tem outra finalidade. Você sabe que, ao respirar, uma pessoa exala para a atmosfera circundante um gás que contém significativamente menos oxigênio do que o ar, mas mais dióxido de carbono e vapor de água. Se o vapor d'água não for removido da atmosfera, ele se acumulará nela até que ocorra um estado de saturação. O vapor saturado se condensará em todos os instrumentos, nas paredes do navio, e tudo ficará úmido. É claro que é prejudicial para uma pessoa viver e trabalhar nessas condições por muito tempo, e nem todos os dispositivos podem funcionar normalmente com essa umidade.
Os radiadores de que falamos ajudam a remover o excesso de vapor de água da atmosfera da cabine da espaçonave. Você já percebeu o que acontece com um objeto frio trazido da rua para uma sala quente no inverno? É imediatamente coberto por pequenas gotas de água. De onde eles vieram? Do ar. O ar sempre contém alguma quantidade de vapor d'água. À temperatura ambiente (+20°C), 1 m³ de ar pode conter até 17 g de humidade sob a forma de vapor. À medida que a temperatura do ar aumenta, o possível teor de humidade também aumenta e vice-versa: com a diminuição da temperatura. , pode haver menos vapor de água no ar. É por isso que a umidade cai sobre objetos frios trazidos para uma sala quente na forma de orvalho.
Numa nave espacial, o objeto frio é um radiador através do qual o líquido frio é bombeado. Assim que muito vapor de água se acumula no ar da cabine, o ar que lava os tubos do radiador condensa-se sobre eles na forma de orvalho. Assim, o radiador serve não apenas como meio de resfriar o ar, mas ao mesmo tempo como desumidificador de ar. Como o radiador executa duas tarefas ao mesmo tempo - resfria e seca o ar, ele é chamado de refrigerador-secador.
Assim, para manter a temperatura e a umidade do ar normais na cabine da espaçonave, é necessário que haja um líquido no sistema de controle térmico que deve ser resfriado continuamente, caso contrário não conseguirá cumprir seu papel de retirar o excesso de calor do cabine da nave espacial. Como resfriar o líquido? Obviamente, resfriar o líquido não é um problema se você tiver uma geladeira elétrica comum. Mas os refrigeradores elétricos não são instalados em naves espaciais e não são necessários lá. O espaço exterior difere das condições terrestres porque tem calor e frio ao mesmo tempo. Acontece que para resfriar o líquido, com o qual a temperatura e a umidade do ar dentro da cabine são mantidas em um determinado nível, basta colocá-lo no espaço sideral por um tempo, mas para que seja está na sombra.
O sistema de controle térmico, além dos ventiladores que movimentam o ar, inclui bombas. Sua tarefa é bombear o líquido de um radiador localizado dentro da cabine para um radiador instalado na parte externa da nave espacial, ou seja, no espaço sideral. Esses dois radiadores são conectados entre si por tubulações, que contêm válvulas e sensores que medem a temperatura do líquido na entrada e na saída dos radiadores. Dependendo das leituras desses sensores, é regulada a velocidade de bombeamento do líquido de um radiador para outro, ou seja, a quantidade de calor retirada da cabine do navio.
Quais propriedades um líquido usado em um sistema de controle de temperatura deve ter? Como um dos radiadores está localizado no espaço sideral, onde são possíveis temperaturas muito baixas, um dos principais requisitos para o líquido é uma baixa temperatura de solidificação. Na verdade, se o líquido no radiador externo congelar, o sistema de controle de temperatura irá falhar.
Manter a temperatura dentro de uma espaçonave em um nível que mantenha o desempenho humano é uma tarefa muito importante. Uma pessoa não pode viver e trabalhar nem no frio nem no calor. Uma pessoa pode existir sem ar? Claro que não. E tal questão nunca surge diante de nós, uma vez que o ar está em toda parte na Terra. O ar também enche a cabine da espaçonave. Existe alguma diferença em fornecer ar a uma pessoa na Terra e na cabine de uma nave espacial? O espaço aéreo na Terra tem um grande volume. Por mais que respiremos, por mais oxigênio que consumamos para outras necessidades, seu conteúdo no ar praticamente não muda.
A situação na cabine da espaçonave é diferente. Em primeiro lugar, o volume de ar nele contido é muito pequeno e, além disso, não existe um regulador natural da composição da atmosfera, uma vez que não existem plantas que absorvam dióxido de carbono e liberem oxigênio. Portanto, muito em breve as pessoas na cabine da espaçonave começarão a sentir falta de oxigênio para respirar. Uma pessoa se sente normal se a atmosfera contiver pelo menos 19% de oxigênio. Com menos oxigênio, a respiração fica difícil. Em uma espaçonave, por tripulante há volume livre = 1,5 - 2,0 m³. Os cálculos mostram que após 1,5 a 1,6 horas o ar na cabine torna-se impróprio para a respiração normal.
Conseqüentemente, a espaçonave deve ser equipada com um sistema que alimente sua atmosfera com oxigênio. De onde você tira oxigênio? Claro, você pode armazenar oxigênio a bordo de um navio na forma de gás comprimido em cilindros especiais. Conforme necessário, o gás do cilindro pode ser liberado na cabine. Mas este tipo de armazenamento de oxigênio é de pouca utilidade para espaçonaves. O fato é que os cilindros metálicos, nos quais o gás está sob alta pressão, pesam muito. Portanto, este método simples de armazenar oxigênio em espaçonaves não é usado. Mas o gás oxigênio pode ser transformado em líquido. A densidade do oxigênio líquido é quase 1000 vezes maior que a densidade do oxigênio gasoso, por isso será necessário um recipiente muito menor (da mesma massa) para armazená-lo. Além disso, o oxigênio líquido pode ser armazenado sob leve pressão. Consequentemente, as paredes do recipiente podem ser finas.
Contudo, a utilização de oxigénio líquido a bordo de um navio apresenta algumas dificuldades. É muito fácil introduzir oxigênio na atmosfera da cabine de uma espaçonave se ela estiver no estado gasoso, mas mais difícil se for líquida. O líquido deve primeiro ser convertido em gás e, para isso, deve ser aquecido. O aquecimento do oxigênio também é necessário porque seus vapores podem ter uma temperatura próxima ao ponto de ebulição do oxigênio, ou seja, -183°C. Esse oxigênio frio não pode entrar na cabine; é claro, é impossível respirar com ele; Deve ser aquecido a pelo menos 15 - 18°C.
Para gaseificação do oxigênio líquido e aquecimento dos vapores, serão necessários dispositivos especiais, o que complicará o sistema de fornecimento de oxigênio. Devemos lembrar também que no processo de respiração uma pessoa não apenas consome oxigênio do ar, mas ao mesmo tempo libera dióxido de carbono. Uma pessoa emite cerca de 20 litros de dióxido de carbono por hora. O dióxido de carbono, como se sabe, não é uma substância tóxica, mas é difícil para uma pessoa respirar ar que contenha mais de 1 a 2% de dióxido de carbono.
Para tornar respirável o ar na cabine de uma espaçonave, é necessário não apenas adicionar oxigênio a ele, mas também remover simultaneamente o dióxido de carbono dele. Para tanto, seria conveniente ter a bordo da espaçonave uma substância que libere oxigênio e ao mesmo tempo absorva dióxido de carbono do ar. Essas substâncias existem. Você sabe que um óxido metálico é um composto de oxigênio com um metal. A ferrugem, por exemplo, é o óxido de ferro. Outros metais, inclusive os alcalinos (sódio, potássio), também oxidam.
Os metais alcalinos, quando combinados com o oxigênio, formam não apenas óxidos, mas também os chamados peróxidos e superóxidos. Os peróxidos e superóxidos de metais alcalinos contêm muito mais oxigênio que os óxidos. A fórmula do óxido de sódio é Na₂O e a fórmula do superóxido é NaO₂. Quando exposto à umidade, o superóxido de sódio se decompõe com liberação de oxigênio puro e formação de álcali: 4NaO₂ + 2H₂O → 4NaOH + 3O₂.
Os superóxidos de metais alcalinos revelaram-se substâncias muito convenientes para obter oxigênio em condições de espaçonaves e purificar o ar da cabine do excesso de dióxido de carbono. Afinal, o álcali (NaOH), que é liberado durante a decomposição do superóxido de metal alcalino, combina-se muito facilmente com o dióxido de carbono. Os cálculos mostram que para cada 20-25 litros de oxigênio liberado durante a decomposição do superóxido de sódio, o soda alcalino é formado em quantidade suficiente para ligar 20 litros de dióxido de carbono.
A ligação do dióxido de carbono com o álcali consiste no fato de ocorrer uma reação química entre eles: CO₂ + 2NaOH → Na₂CO + H₂O. Como resultado da reação, formam-se carbonato de sódio (refrigerante) e água. A relação entre oxigênio e álcali, formada durante a decomposição dos superóxidos de metais alcalinos, revelou-se muito favorável, já que uma pessoa média consome 25 A de oxigênio por hora e emite 20 litros de dióxido de carbono ao mesmo tempo.
O superóxido de metal alcalino se decompõe ao interagir com a água. Onde conseguir água para isso? Acontece que você não precisa se preocupar com isso. Já dissemos que quando uma pessoa respira, ela emite não só dióxido de carbono, mas também vapor d'água. A umidade contida no ar exalado é abundantemente suficiente para decompor a quantidade necessária de superóxido. Claro, sabemos que o consumo de oxigênio depende da profundidade e da frequência da respiração. Você se senta à mesa e respira com calma - você consome uma quantidade de oxigênio. E se você sai para correr ou faz trabalho físico, você respira profunda e frequentemente e, portanto, consome mais oxigênio do que com uma respiração tranquila. Os membros da tripulação da espaçonave também consumirão diferentes quantidades de oxigênio em diferentes horários do dia. Durante o sono e o repouso, o consumo de oxigênio é mínimo, mas quando é realizado trabalho que envolve movimento, o consumo de oxigênio aumenta acentuadamente.
Devido ao oxigênio inalado, certos processos oxidativos ocorrem no corpo. Como resultado desses processos, formam-se vapor de água e dióxido de carbono. Se o corpo consome mais oxigênio, significa que emite mais dióxido de carbono e vapor de água. Conseqüentemente, o corpo, por assim dizer, mantém automaticamente o teor de umidade do ar na quantidade necessária para a decomposição da quantidade correspondente de superóxido de metal alcalino.
Arroz. 12. Esquema de alimentação da atmosfera da cabine da espaçonave com oxigênio e remoção de dióxido de carbono.
Um diagrama de purificação do ar a partir de dióxido de carbono e reposição de oxigênio é mostrado na Figura 12. O ar da cabine é acionado por um ventilador através de cartuchos com superóxido de sódio ou potássio. O ar que sai dos cartuchos já está enriquecido com oxigênio e purificado de dióxido de carbono.
Um sensor é instalado na cabine para monitorar o teor de oxigênio no ar. Se o sensor mostrar que o teor de oxigênio no ar está ficando muito baixo, um sinal é enviado aos motores dos ventiladores para aumentar o número de rotações, como resultado do aumento da velocidade do ar que passa pelos cartuchos de superóxido e, portanto, o quantidade de umidade (que está no ar) entrando no cartucho ao mesmo tempo. Mais umidade significa que mais oxigênio é produzido. Se o ar da cabine contiver mais oxigênio do que o normal, os sensores enviarão um sinal aos motores do ventilador para reduzir a velocidade.
Caros participantes da expedição! Estamos iniciando com vocês o programa Terceiro Voo do Star Trek Masters. A tripulação está preparada. Já aprendemos muito sobre o céu estrelado. E agora o mais importante. Como exploraremos o espaço sideral? Pergunte aos seus amigos: o que as pessoas voam no espaço? Muitos provavelmente responderão - em um foguete! Mas isso não é verdade. Vejamos esta questão.
O que é um foguete?
Este é um foguete, um tipo de arma militar e, claro, um dispositivo que voa para o espaço. Somente na astronáutica é chamado veículo de lançamento . (Às vezes chamado incorretamente veículo de lançamento, porque eles não carregam um foguete, mas o próprio foguete lança dispositivos espaciais em órbita).
Veículo de lançamento- um dispositivo que funciona segundo o princípio da propulsão a jato e projetado para lançar espaçonaves, satélites, estações orbitais e outras cargas úteis no espaço sideral. Hoje, este é o único veículo conhecido pela ciência que pode lançar uma espaçonave em órbita.
Este é o veículo de lançamento russo mais poderoso, Proton-M.
Para entrar na órbita baixa da Terra, é necessário superar a força da gravidade, ou seja, a gravidade da Terra. É muito grande, então o foguete deve se mover em alta velocidade. Um foguete precisa de muito combustível. Você pode ver vários tanques de combustível do primeiro estágio abaixo. Quando ficam sem combustível, o primeiro estágio se separa e cai (no oceano), deixando de servir de lastro para o foguete. O mesmo acontece com a segunda e terceira etapas. Como resultado, apenas a própria espaçonave, localizada na proa do foguete, é lançada em órbita.
Nave espacial.
Então, já sabemos que para superar a gravidade e lançar uma espaçonave em órbita, precisamos de um veículo lançador. Que tipos de naves espaciais existem?
Satélite artificial da Terra (satélite) - uma espaçonave orbitando a Terra. Usado para pesquisas, experimentos, comunicações, telecomunicações e outros fins.
Aqui está, o primeiro satélite artificial da Terra do mundo, lançado na União Soviética em 1957. Bem pequeno, certo?
Atualmente, mais de 40 países estão lançando seus satélites.
É o primeiro satélite francês, lançado em 1965. Eles o chamaram de Astérix.
Naves espaciais- usado para entregar cargas e pessoas à órbita terrestre e devolvê-las. Existem automáticos e tripulados.
Esta é a nossa nave espacial tripulada russa de última geração, Soyuz TMA-M. Agora ele está no espaço. Foi lançado em órbita pelo veículo de lançamento Soyuz-FG.
Cientistas americanos desenvolveram outro sistema para lançar pessoas e cargas ao espaço.
Sistema de transporte espacial, mais conhecido como Nave espacial(do inglês Espaçotransporte - nave espacial) - Nave espacial de transporte reutilizável americana. O ônibus espacial é lançado ao espaço usando veículos de lançamento, manobra em órbita como uma espaçonave e retorna à Terra como um avião. O ônibus espacial Discovery foi o que fez o maior número de voos.
E este é o lançamento do ônibus Endeavour. O Endeavour fez seu primeiro vôo em 1992. O Shuttle Endeavour está planejado para completar o programa do Ônibus Espacial. O lançamento de sua última missão está previsto para fevereiro de 2011.
O terceiro país que conseguiu entrar no espaço é a China.
Nave espacial chinesa Shenzhou ("Barco Mágico"). Em design e aparência, lembra a Soyuz e foi desenvolvida com a ajuda da Rússia, mas não é uma cópia exata da Soyuz russa.
Para onde estão indo as naves espaciais? Para as estrelas? Ainda não. Eles podem voar ao redor da Terra, podem chegar à Lua ou atracar em uma estação espacial.
Estação Espacial Internacional (ISS) - estação orbital tripulada, complexo de pesquisa espacial. A ISS é um projeto internacional conjunto que envolve dezesseis países (em ordem alfabética): Bélgica, Brasil, Grã-Bretanha, Alemanha, Dinamarca, Espanha, Itália, Canadá, Holanda, Noruega, Rússia, EUA, França, Suíça, Suécia, Japão.
A estação é montada a partir de módulos diretamente em órbita. Os módulos são peças separadas, entregues gradualmente por navios de transporte. A energia vem de painéis solares.
Mas é importante não apenas escapar da gravidade terrestre e acabar no espaço. O astronauta ainda precisa retornar em segurança à Terra. Para tanto, são utilizados veículos de descida.
Landers- usado para transportar pessoas e materiais da órbita ao redor de um planeta ou de uma trajetória interplanetária até a superfície de um planeta.
A descida do veículo de descida de paraquedas é a etapa final da viagem espacial no retorno à Terra. O pára-quedas é usado para suavizar o pouso e a frenagem de satélites artificiais e espaçonaves com tripulação.
Este é o veículo de descida de Yuri Gagarin, o primeiro homem a voar para o espaço em 12 de abril de 1961. Em homenagem ao 50º aniversário deste evento, 2011 foi nomeado o Ano da Cosmonáutica.
Uma pessoa pode voar para outro planeta? Ainda não. O único corpo celeste onde as pessoas conseguiram pousar é o satélite da Terra, a Lua.
Em 1969, astronautas americanos pousaram na lua. A espaçonave tripulada Apollo 11 os ajudou a voar. Na órbita da Lua, o módulo lunar se desencaixou da nave e pousou na superfície. Depois de passar 21 horas na superfície, os astronautas retornaram ao módulo de decolagem. E a parte de pouso permaneceu na superfície da Lua. Do lado de fora havia uma placa com um mapa dos hemisférios da Terra e as palavras “Aqui as pessoas do planeta Terra pisaram pela primeira vez na Lua. Julho de 1969 DC. Viemos em paz em nome de toda a humanidade." Que boas palavras!
Mas e a exploração de outros planetas? É possível? Sim. É para isso que existem os rovers planetários.
Rovers planetários- complexos laboratoriais automáticos ou veículos para movimentação pela superfície de um planeta e outros corpos celestes.
O primeiro rover planetário do mundo "Luna-1" foi lançado e entregue à superfície da Lua em 17 de novembro de 1970 pela estação interplanetária soviética "Luna-17" e trabalhou em sua superfície até 29 de setembro de 1971 (neste dia o última sessão de comunicação bem sucedida com o dispositivo foi realizada).
Lunokhod "Luna-1". Ele trabalhou na Lua por quase um ano, após o qual permaneceu na superfície lunar. MAS... Em 2007, os cientistas que realizaram sondagens a laser da Lua NÃO a descobriram lá! O que aconteceu com ele? Um meteorito caiu? Ou?...
Quantos mistérios mais o espaço esconde? Quantos estão conectados com o planeta mais próximo de nós - Marte! E agora os cientistas americanos conseguiram enviar dois rovers para este planeta vermelho.
Houve muitos problemas com o lançamento dos rovers de Marte. Até que pensaram em dar-lhes seus próprios nomes. Em 2003, os Estados Unidos realizaram uma verdadeira competição de nomes para novos rovers de Marte. A vencedora foi uma menina de 9 anos, órfã da Sibéria que foi adotada por uma família americana. Ela sugeriu chamá-los de Espírito e Oportunidade. Esses nomes foram escolhidos entre outros 10 mil.
3 de janeiro de 2011 marcou sete anos desde que o rover Spirit (foto acima) começou a trabalhar na superfície de Marte. O Spirit ficou preso na areia em Abril de 2009 e não tem estado em contacto com a Terra desde Março de 2010. Atualmente não se sabe se este veículo espacial ainda está vivo.
Enquanto isso, seu gêmeo, Opportunity, está atualmente explorando a cratera de 90 metros de diâmetro.
E este veículo espacial está se preparando para o lançamento.
Este é um laboratório científico marciano completo que está se preparando para ser enviado a Marte em 2011. Será várias vezes maior e mais pesado do que os rovers gêmeos existentes em Marte.
E finalmente, vamos falar sobre naves estelares. Eles existem na realidade ou é apenas fantasia? Existir!
Nave estelar- uma nave espacial (nave espacial) capaz de se mover entre sistemas estelares ou mesmo galáxias.
Para que uma espaçonave se torne uma nave estelar, basta que ela atinja a terceira velocidade de escape. Atualmente, as naves deste tipo são as naves espaciais Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 e Voyager 2 que deixaram o sistema solar.
Esse " Pioneiro-10"(EUA) - uma espaçonave não tripulada projetada principalmente para estudar Júpiter. Foi o primeiro veículo a passar por Júpiter e fotografá-lo do espaço. O dispositivo gêmeo Pioneer 11 também explorou Saturno.
Foi lançado em 2 de março de 1972. Em 1983, ultrapassou a órbita de Plutão e tornou-se a primeira nave espacial lançada da Terra a deixar o sistema solar.
No entanto, fenómenos misteriosos começaram a ocorrer fora do sistema solar com a Pioneer 10. Uma força de origem desconhecida começou a atrasá-lo. O último sinal do Pioneer 10 foi recebido em 23 de janeiro de 2003. Foi relatado que estava indo em direção a Aldebaran. Se nada acontecer com ele ao longo do caminho, atingirá as proximidades da estrela em 2 milhões de anos. Um vôo tão longo... Uma placa de ouro é fixada a bordo do aparelho, onde é indicada a localização da Terra para os alienígenas, e também são gravadas diversas imagens e sons.
Turismo espacial
Claro que muita gente quer ir para o espaço, ver a Terra de cima, o céu estrelado está bem mais perto... Só os astronautas conseguem ir até lá? Não somente. O turismo espacial vem se desenvolvendo com sucesso há vários anos.
Atualmente, o único destino de turismo espacial utilizado é a Estação Espacial Internacional (ISS). Os voos são realizados com a espaçonave russa Soyuz. Já 7 turistas espaciais completaram com sucesso a sua viagem, tendo passado vários dias no espaço. O último foi Guy Laliberté- fundador e diretor da companhia Cirque du Soleil (Circo do Sol). É verdade que uma viagem ao espaço custa muito caro, de 20 a 40 milhões de dólares.
Existe outra opção. Mais precisamente, será em breve.
A espaçonave tripulada SpaceShipTwo (está no meio) é elevada por um catamarã especial White Knight a uma altitude de 14 km, onde se desencaixa do avião. Após o desencaixe, seu próprio motor de foguete sólido deverá ligar e a SpaceShipTwo subirá a uma altitude de 50 km. Aqui os motores serão desligados e o aparelho subirá a uma altura de 100 km por inércia. Em seguida, ele se vira e começa a cair na Terra, a uma altitude de 20 km as asas do aparelho assumem a posição de planeio e a SpaceShipTwo pousa.
Ficará no espaço sideral por apenas 6 minutos, e seus passageiros (6 pessoas) poderão vivenciar todas as delícias da leveza e admirar a vista das janelas.
É verdade que esses 6 minutos também não serão baratos - 200 mil dólares. Mas o piloto que fez o voo de teste diz que vale a pena. Os ingressos já estão à venda!
No mundo da fantasia
Assim, conhecemos brevemente as principais naves espaciais que existem hoje. Concluindo, vamos falar sobre aqueles dispositivos cuja existência a ciência ainda não confirmou. As redações de jornais, a televisão e a Internet costumam receber essas fotografias de objetos voadores visitando nossa Terra.
O que é isso? Um disco voador de origem alienígena, as maravilhas da computação gráfica e algo mais? Ainda não sabemos. Mas você definitivamente descobrirá!
Os voos para as estrelas sempre atraíram a atenção de escritores, diretores e roteiristas de ficção científica.
É assim que se parece a espaçonave Pepelats no filme “Kin-dza-dza” de G. Danelia.
Na gíria dos especialistas em tecnologia de foguetes e espaciais, a palavra “pepelats” passou a designar humoristicamente um veículo de lançamento e pouso vertical de estágio único, bem como designs ridículos e exóticos de naves espaciais e veículos de lançamento.
No entanto, o que hoje parece ficção científica poderá em breve se tornar realidade. Ainda rimos do nosso filme favorito, e uma empresa privada americana decidiu dar vida a essas ideias.
Este “pepelats” apareceu dez anos depois do filme e realmente voou, embora com o nome de “Roton”.
Um dos filmes estrangeiros de ficção científica mais famosos é Star Trek, um filme épico de muitas partes criado por Jim Roddenberry. Lá, uma equipe de exploradores espaciais parte em um vôo entre galáxias na nave Enterprise.
Várias naves espaciais da vida real receberam o nome da lendária Enterprise.
Nave Estelar Voyager. Mais avançado, dando continuidade à missão exploratória da Enterprise.
Material da Wikipedia, www.cosmoworld.ru, de feeds de notícias.
Como você pode ver, realidade e ficção não estão tão distantes uma da outra. Neste vôo você terá que criar sua própria nave espacial. Você pode escolher qualquer tipo de dispositivo existente: veículo de lançamento, satélite, espaçonave, estação espacial, veículo espacial planetário, etc. Ou você pode representar uma nave estelar do mundo da ficção científica.
Outros tópicos deste voo:
- Excursão virtual “Nave Espacial”
- Tópico 1. Projetando naves espaciais
- Tópico 2. Representando naves espaciais
Em uma pequena cidade, perdida na região desértica da Califórnia, um amador desconhecido e solitário tenta competir com bilionários e corporações mundialmente famosos pelo direito de construir naves espaciais para enviar cargas para a órbita baixa da Terra. Ele não tem ajuda e recursos suficientes. Mas, apesar de todas as dificuldades, ele vai levar o seu trabalho até o fim.
Joe Pappalardo
Dave Masten olha atentamente para a tela do computador. Seu dedo pairou sobre o botão do mouse por um momento. Dave sabe que está prestes a abrir uma carta da DARPA, e esta carta mudará sua vida, independentemente do que diga. Ele receberá financiamento ou será forçado a desistir de seu sonho para sempre.
Duas novidades
Este é um verdadeiro ponto de viragem - porque está em causa a questão da participação no programa XS-1, financiado pela DARPA, cujo objectivo é construir um avião espacial não tripulado reutilizável que possa resistir a dez lançamentos em dez dias, acelerar a velocidades em exceder 10 Machs e, com a ajuda de um estágio adicional, entregar em órbita baixa da Terra uma carga útil pesando mais de 1,5 toneladas. Além disso, o custo de cada lançamento não deve exceder US$ 5 milhões - um eterno forasteiro, um refugiado. do Vale do Silício, um empresário recluso da indústria espacial - nunca esteve tão perto de criar um sistema espacial completo como desta vez. Se sua empresa se tornar um dos três participantes do projeto XS-1, Dave receberá imediatamente uma doação de US$ 3 milhões e injeções financeiras adicionais no próximo ano. E o custo do contrato futuro pode ultrapassar US$ 140 milhões!
Em caso de recusa, a empresa de Dave continuará a ser uma pequena empresa desconhecida, levando uma existência miserável e acalentando o frágil sonho de construir uma nave espacial orbital. Mas, pior ainda, uma rara oportunidade de dar vida à visão de Masten será perdida. Os programas governamentais de voos espaciais têm historicamente favorecido (na verdade, tem sido uma exigência) naves espaciais que requerem um campo de aviação ou um enorme pára-quedas para pousar. Masten propôs a criação de um foguete com decolagem vertical e pouso vertical - um que não exigiria nem pista de pouso nem pára-quedas ao retornar à Terra. O programa XS-1 apresentou uma boa oportunidade para implementar esta ideia, mas se a sorte acabar repentinamente e alguém tiver a oportunidade de participar, quem sabe se o governo abrirá novas fontes de financiamento no futuro.
Então, um e-mail, dois caminhos completamente diferentes, um dos quais leva direto para o espaço. Masten clica com o mouse e começa a ler - lentamente, investigando cada palavra. Ao terminar, ele se vira para os engenheiros reunidos atrás dele e, com a cara séria, anuncia: “Tenho duas notícias - boas e ruins. A boa notícia é que fomos selecionados para o XS-1! A má notícia é que fomos selecionados para participar do XS-1.”
Cluster no espaçoporto
A área no norte do deserto de Mojave parece mais algo saído de um filme de desastre: postos de gasolina abandonados cobertos de pichações e estradas quebradas repletas de carcaças de animais abatidos apenas reforçam essa impressão. Montanhas exibindo-se ao longe no horizonte, o calor implacável do sol e um céu azul sem nuvens aparentemente interminável.
No entanto, este vazio desconcertante é enganador: no oeste dos Estados Unidos fica a Base Aérea de Edwards (R-2508), o principal local de testes no país. 50.000 quilómetros quadrados de espaço aéreo fechado são constantemente atravessados por aviões de combate. Foi aqui, há 68 anos, que Chuck Yeager se tornou o primeiro piloto a ultrapassar a velocidade do som em voo horizontal controlado.
A proibição de aeronaves de passageiros e privadas não se aplica, no entanto, aos residentes do vizinho Porto Aeroespacial de Mojave, que em 2004 se tornou o primeiro espaçoporto comercial do país. Masten mudou-se para cá no mesmo ano, logo após a startup onde trabalhava como engenheiro de software ter sido adquirida pela gigante das comunicações Cisco Systems. Dos vários edifícios vagos que Dave recebeu quando se mudou, ele escolheu um quartel abandonado da Marinha construído na década de 1940. O prédio precisava de reparos sérios: o telhado estava vazando e as paredes e cantos estavam densamente decorados com teias de aranha. Para Dave, esse lugar acabou sendo ideal: graças ao pé-direito alto de seis metros, cabiam nele todas as aeronaves que ele e seus três funcionários estavam construindo na época. Outra vantagem foi a capacidade de “piquetar” vários locais de lançamento e realizar testes de lançamento a partir deles.
Durante vários anos, a existência da Masten Space Systems era conhecida apenas por alguns especialistas em tecnologia espacial e alguns residentes do espaçoporto, incluindo gigantes da indústria estabelecidos como Scaled Composites, que lançou as bases para o investimento privado no espaço, Virgin Galactic de Richard Branson e Vulcan Sistemas Stratolaunch Paul Allen. Seus hangares espaçosos estão literalmente abarrotados de equipamentos sofisticados que custam mais do que todo o MSS combinado. No entanto, tal competição não impediu que a ideia de Masten ganhasse 1 milhão de dólares em 2009, num concurso organizado pela NASA para construir um módulo de aterragem lunar. Depois disso, de repente as pessoas começaram a falar sobre a empresa, e Dave começou a receber encomendas - além da NASA, seus foguetes passaram a ser populares em universidades famosas do país e até no Ministério da Defesa - para a realização de experimentos científicos em grandes altitudes. e pesquisa.
Maquete de computador da espaçonave XS-1 VTOL projetada pela Masten Space Systems
Após a inclusão oficial no programa XS-1, a autoridade do MSS ficou ainda mais forte - em competição com a Boeing Corporation e a grande empresa militar-industrial Northrop Grumman, Masten parecia muito respeitável. Além destes gigantes da indústria, a Blue Origin, empresa aeroespacial privada de propriedade de Jeff Bezos, está envolvida no projeto através de uma parceria com a Boeing, bem como as já citadas Scaled Composites e Virgin Galactic, em colaboração com a Northrop Grumman. A própria MSS decidiu unir forças com outra pequena empresa de Mojave - a XCOR Aerospace. Assim, na corrida para criar um caminhão espacial reutilizável, Dave teve que entrar em conflito com as corporações mais veneráveis e bem dotadas. Faltavam apenas treze meses para a próxima fase - avaliar os resultados provisórios e tomar uma decisão sobre financiamento adicional.
Melhor que Boeing
O edifício MSS está nas mesmas condições de quando Masten o assumiu. O telhado ainda está vazando e você pode tropeçar acidentalmente em uma aranha venenosa. Caixas com ferramentas são colocadas ao redor do perímetro. Além de banners com o nome da empresa, um quadro negro repleto de equações e uma bandeira americana, não há nada nas paredes. O centro do hangar é ocupado pelo foguete Xaero-B; ele é apoiado em quatro pernas metálicas, acima das quais existem dois tanques esféricos volumétricos. Um deles está cheio de álcool isopropílico, o outro está cheio de oxigênio líquido. Um pouco mais acima no círculo existem tanques adicionais de hélio. Eles são necessários para o funcionamento dos motores do sistema de controle do jato, projetado para controlar a posição espacial do navio. O motor na parte inferior do foguete é montado em um gimbal para fornecer controlabilidade a essa estranha estrutura semelhante a um inseto.
Vários funcionários estão ocupados preparando o Xaero-B para um experimento conjunto com a Universidade do Colorado (Boulder, EUA), no qual está previsto testar se a nave pode se comunicar com telescópios terrestres e participar na busca por exoplanetas.
A empresa de Masten atrai um certo tipo de engenheiro mecânico, um verdadeiro fã de seu ofício. “Estagiei na Boeing, no departamento de motores do 777”, diz o engenheiro Kyle Nyberg, de 26 anos. — A Boeing é uma empresa muito boa. Mas, para ser sincero, não gosto de ficar sentado no escritório o dia todo. Imaginei que os próximos 40 anos da minha vida seriam assim e fiquei com muito medo. Numa pequena empresa privada como a MSS, os engenheiros podem experimentar toda a gama de emoções ao dar vida às suas ideias, desde a euforia à completa decepção. Você raramente vê algo assim."
Reabastecimento no ponto Lagrange
O foco principal de Masten sempre foi criar um foguete projetado para transportar carga, não astronautas, uma espécie de burro de carga. Essas naves serão definitivamente necessárias, por exemplo, para transportar oxigênio e hidrogênio da superfície lunar para um posto de gasolina, que um dia será colocado em um dos pontos de Lagrange entre a Terra e a Lua. É por isso que Masten incorpora o princípio da decolagem e aterrissagem vertical em seus desenvolvimentos. “Este é o único método que conheço que funcionará na superfície de qualquer corpo sólido do sistema solar”, explica ele. “Você não pode pousar um avião ou ônibus espacial na Lua!”
Além disso, a decolagem e o pouso verticais facilitam a reutilização da espaçonave. Alguns foguetes Masten já completaram centenas de voos. A preparação para um relançamento não leva mais do que um dia. De acordo com os termos do programa XS-1, dez lançamentos devem ser realizados em dez dias - esta é uma prática comum para o MSS. Aqui Dave estava muito à frente de seus concorrentes, que ainda não conseguiram fazer isso nem uma vez.
Modéstia e trabalho duro
Assim, a DARPA anunciou que todos os três participantes do programa XS-1 foram admitidos na Fase 1B, para a qual cada empresa receberá um adicional de US$ 6 milhões. As principais tarefas da Fase 1 foram o trabalho de design e a preparação da infraestrutura - em outras palavras, foi. necessário demonstrar que a empresa poderá trabalhar no XS-1. Na Fase 1B, os participantes devem proceder a ensaios, recolher dados relevantes e continuar a refinar o design para mostrar como planeiam atingir o objetivo final. Os resultados da Fase 1B serão divulgados no próximo verão, com o primeiro voo do XS-1 em órbita agendado para 2018.
Não importa qual seja o resultado desta competição, o simples fato de Dave ter conseguido chegar até aqui poderia revolucionar a indústria de projetos espaciais privados. “Isso é uma virada de jogo”, disse Hannah Kerner, diretora executiva da Space Frontier Foundation e ex-engenheira da NASA. “A DARPA não só deu às empresas privadas a oportunidade de participar no programa espacial do governo, mas também reconheceu as pequenas empresas emergentes como potenciais intervenientes sérios.” Mesmo que você esqueça por um momento a participação no XS-1, ainda é difícil chamar a MSS de uma empresa externa. Em agosto, abriu um novo escritório em Cabo Canaveral, um centro espacial na Flórida que recentemente se tornou um centro para lançamentos espaciais comerciais. O escritório da SpaceX está localizado no mesmo centro de negócios, próximo ao Centro Espacial Kennedy.
Apesar disso, o MSS ainda carece de pessoas e recursos, e ainda é um grupo de engenheiros românticos que perfuram, martelam e soldam em seus hangares ao lado das grandes empresas ricas. E você involuntariamente começa a torcer por eles - você quer que eles tenham sucesso.
“Acho que definitivamente competiremos com nossos concorrentes”, foi tudo o que Masten disse quando questionado sobre as chances de sucesso do XS-1. Ele não vê sentido em prometer montanhas de ouro, embora isso já tenha se tornado um hábito para muitos de seus colegas. Muitas pessoas alcançam o sucesso porque sabem falar lindamente. Dave não é um deles - ele é calmo, trabalhador, modesto, mas, assim como seus rivais, é apaixonado por concretizar suas ideias.
É tão fácil colocar uma pessoa em uma jarra ou sobre o projeto de uma espaçonave tripulada 3 de janeiro de 2017
Nave espacial. Certamente muitos de vocês, ao ouvirem esta frase, imaginam algo enorme, complexo e densamente povoado, uma cidade inteira no espaço. Foi assim que imaginei as naves espaciais, e vários filmes e livros de ficção científica contribuem ativamente para isso.
Provavelmente é bom que os cineastas sejam limitados apenas pela imaginação, ao contrário dos designers de tecnologia espacial. Pelo menos no cinema podemos desfrutar dos volumes gigantescos, centenas de compartimentos e milhares de tripulantes...
O tamanho de uma nave espacial real não é nada impressionante:
A foto mostra a espaçonave soviética Soyuz-19, tirada por astronautas americanos da espaçonave Apollo. Percebe-se que o navio é bastante pequeno, e como o volume habitável não ocupa todo o navio, é óbvio que ali deve ser bastante apertado.
Isto não é surpreendente: tamanhos grandes significam grande massa, e a massa é o inimigo número um na astronáutica. Portanto, os projetistas de naves espaciais tentam torná-las o mais leves possível, muitas vezes em detrimento do conforto da tripulação. Observe como a nave Soyuz é apertada:
Os navios americanos a este respeito não são particularmente diferentes dos russos. Por exemplo, aqui está uma foto de Ed White e Jim McDivitt na espaçonave Gemini.
Somente as tripulações do ônibus espacial poderiam se orgulhar de ter liberdade de movimento. Eles tinham dois compartimentos relativamente espaçosos à sua disposição.
Convés de voo (na verdade, a cabine de controle):
Convés intermediário (este é um compartimento de estar com dormitórios, banheiro, depósito e eclusa de descompressão):
O navio soviético Buran, de tamanho e layout semelhantes, infelizmente, nunca voou em modo tripulado, assim como o TKS, que ainda possui volume habitável recorde entre todos os navios já projetados.
Mas o volume habitável está longe de ser o único requisito para uma nave espacial. Já ouvi declarações como esta: “Colocaram um homem numa lata de alumínio e enviaram-no para girar em torno da Mãe Terra”. Esta frase é, obviamente, incorreta. Então, como uma nave espacial difere de um simples barril de metal?
E o fato de que a espaçonave deve:
- Fornecer à tripulação uma mistura de gases respiráveis,
- Remover o dióxido de carbono e o vapor de água exalados pela tripulação do volume habitável,
- Garantir uma temperatura aceitável para a tripulação,
- Ter volume vedado suficiente para a vida da tripulação,
- Fornecer a capacidade de controlar a orientação no espaço e (opcionalmente) a capacidade de realizar manobras orbitais,
- Dispor de alimentos e água necessários à vida da tripulação,
- Garantir a possibilidade de retorno seguro da tripulação e da carga ao solo,
- Seja o mais leve possível
- Dispor de um sistema de resgate de emergência que permita devolver a tripulação ao solo em caso de emergência em qualquer fase do voo,
- Seja muito confiável. Qualquer falha de equipamento não deve levar ao cancelamento do voo, qualquer segunda falha não deve ameaçar a vida da tripulação.
Como vocês podem ver, não se trata mais de um simples barril, mas de um complexo dispositivo tecnológico, recheado de diversos equipamentos, possuindo motores e suprimento de combustível para eles.
Aqui está um exemplo de modelo da nave espacial soviética Vostok de primeira geração.
Consiste em uma cápsula esférica selada e um compartimento cônico para montagem de instrumentos. Quase todos os navios possuem esse arranjo, no qual a maioria dos instrumentos são colocados em um compartimento separado e não pressurizado. Isto é necessário para economizar peso: se todos os instrumentos fossem colocados em um compartimento selado, este compartimento seria bastante grande, e uma vez que precisa manter a pressão atmosférica dentro de si e suportar cargas mecânicas e térmicas significativas durante a entrada nas camadas densas da atmosfera ao descer ao solo, as paredes devem ser grossas e duráveis, o que torna toda a estrutura muito pesada. E o compartimento com vazamento, que se separará do veículo de descida ao retornar à terra e queimará na atmosfera, não precisa de paredes fortes e pesadas. O veículo de descida, sem instrumentos desnecessários no retorno, acaba sendo menor e, portanto, mais leve. Também recebe uma forma esférica para reduzir a massa, pois de todos os corpos geométricos do mesmo volume, a esfera possui a menor área superficial.
A única espaçonave onde todo o equipamento foi colocado em uma cápsula lacrada foi a americana Mercury. Aqui está uma foto dele no hangar:
Uma pessoa caberia nesta cápsula, e mesmo assim com dificuldade. Percebendo a ineficiência de tal arranjo, os americanos fizeram sua próxima série de navios Gemini com um instrumento destacável e com vazamento e compartimento de componentes. Na foto esta é a parte de trás do navio em branco:
A propósito, este compartimento é pintado de branco por um motivo. O fato é que as paredes do compartimento são penetradas por diversos tubos por onde circula a água. Este é um sistema para remover o excesso de calor recebido do Sol. A água retira calor de dentro do compartimento habitável e o transfere para a superfície do compartimento do instrumento, de onde o calor é irradiado para o espaço. Para tornar esses radiadores menos quentes sob a luz solar direta, eles foram pintados de branco.
Nos navios Vostok, os radiadores estavam localizados na superfície do compartimento cônico dos instrumentos e eram fechados com venezianas semelhantes a persianas. Ao abrir diferentes números de amortecedores, foi possível regular a transferência de calor dos radiadores e, portanto, o regime de temperatura no interior do navio.
Nos navios Soyuz e nos seus homólogos de carga Progress, o sistema de remoção de calor é semelhante ao Gemini. Preste atenção à cor da superfície do compartimento do instrumento. Claro, branco :)
Dentro do compartimento de instrumentação há motores principais, motores de manobra de baixo empuxo, reservas de combustível para tudo isso, baterias, suprimentos de oxigênio e água e parte da eletrônica de bordo. Antenas de radiocomunicação, antenas de proximidade, vários sensores de orientação e painéis solares são normalmente instalados no exterior.
No módulo de descida, que também serve como cabine da espaçonave, existem apenas os elementos necessários durante a descida do veículo na atmosfera e um pouso suave, bem como o que deve estar em acesso direto à tripulação: um painel de controle, uma estação de rádio, um suprimento de emergência de oxigênio, pára-quedas, cassetes com hidróxido de lítio para remover dióxido de carbono, motores de pouso suave, suportes (cadeiras para astronautas), kits de resgate de emergência em caso de pouso em ponto fora do projeto, e, claro, os próprios astronautas.
Os navios Soyuz têm outro compartimento - doméstico:
Contém o que é necessário durante um vôo longo, mas que pode ser dispensado na fase de colocação da nave em órbita e no pouso: instrumentos científicos, suprimentos de alimentos, esgoto e equipamentos sanitários (banheiro), trajes espaciais para atividades extraveiculares, sacos de dormir e outros utensílios domésticos.
Há um caso conhecido da espaçonave Soyuz TM-5, quando, para economizar combustível, o compartimento doméstico foi baleado não depois de emitir um impulso de frenagem para desorbitar, mas antes. Só que não houve impulso de frenagem: o sistema de controle de atitude falhou e foi impossível ligar o motor. Como resultado, os astronautas tiveram que permanecer em órbita por mais um dia, e o banheiro permaneceu no compartimento de utilidades destruído. É difícil transmitir os inconvenientes que os astronautas experimentaram durante esses dias, até que finalmente conseguiram pousar com segurança. Após este incidente, decidimos desistir dessa economia de combustível e retirar o compartimento doméstico junto com o compartimento de instrumentos após a frenagem.
Foram tantas as dificuldades que houve no “banco”. Analisaremos separadamente cada tipo de espaçonave da URSS, EUA e China nos artigos seguintes. Fique atento.
NAVES ESPACIAIS(KK) - espaçonave projetada para voo humano -.
O primeiro vôo ao espaço na espaçonave Vostok foi realizado em 12 de abril de 1961 pelo piloto-cosmonauta soviético A. Gagarin. A massa da espaçonave Vostok junto com o cosmonauta é de 4.725 kg, a altitude máxima de vôo acima da Terra é de 327 km. O vôo de Yuri Gagarin durou apenas 108 minutos, mas teve um significado histórico: ficou comprovado que o homem pode viver e trabalhar no espaço. “Ele chamou todos nós para o espaço”, disse o astronauta americano Neil Armstrong.
As naves espaciais são lançadas para um propósito independente (realização de pesquisas e experimentos científicos e técnicos, observação da Terra e dos fenômenos naturais no espaço circundante a partir do espaço, testes e testes de novos sistemas e equipamentos), ou com a finalidade de entregar tripulações a estações orbitais. O CC é criado e lançado pela URSS e pelos EUA.
No total, até 1º de janeiro de 1986, foram realizados 112 voos de diversos tipos de espaçonaves com tripulação: 58 voos de espaçonaves soviéticas e 54 americanos. 93 espaçonaves (58 soviéticas e 35 americanas) foram utilizadas nesses voos. Eles transportaram 195 pessoas para o espaço - 60 cosmonautas soviéticos e 116 americanos, bem como um cosmonauta da Tchecoslováquia, Polônia, Alemanha Oriental, Bulgária, Hungria, Vietnã, Cuba, Mongólia, Romênia, França e Índia, que fizeram voos como parte de tripulações internacionais da espaçonave soviética Soyuz e das estações orbitais Salyut, três cosmonautas da Alemanha e um cosmonauta do Canadá, França, Arábia Saudita, Holanda e México, que voaram na espaçonave reutilizável do ônibus espacial americano.
Ao contrário das naves espaciais automáticas, cada nave espacial tem três elementos principais necessários: um compartimento pressurizado com um sistema de suporte de vida no qual a tripulação vive e trabalha no espaço; um veículo de descida para devolver a tripulação à Terra; sistemas de orientação, controle e propulsão para mudar a órbita e sair dela antes do pouso (o último elemento é típico de muitos satélites automáticos e AWS).
O sistema de suporte de vida cria e mantém num compartimento hermético as condições necessárias à vida e atividade humana: um ambiente de gás artificial (ar) de uma determinada composição química, com uma certa pressão, temperatura, humidade; satisfaz as necessidades da tripulação em oxigênio, comida e água; remove dejetos humanos (por exemplo, absorve dióxido de carbono exalado por uma pessoa). Para voos de curta duração, as reservas de oxigênio podem ser armazenadas a bordo da espaçonave; para voos de longa duração, o oxigênio pode ser obtido, por exemplo, por eletrólise da água ou decomposição do dióxido de carbono.
Os veículos de descida para devolver a tripulação à Terra usam sistemas de pára-quedas para reduzir a taxa de descida antes do pouso. Os veículos de descida das espaçonaves americanas pousam na superfície da água, enquanto os das espaçonaves soviéticas pousam na superfície sólida da Terra. Portanto, os veículos de descida da espaçonave Soyuz possuem adicionalmente motores de pouso suave que disparam diretamente na superfície e reduzem drasticamente a velocidade de pouso. Os veículos de descida também possuem poderosas telas externas de proteção térmica, pois ao entrar nas camadas densas da atmosfera em altas velocidades, suas superfícies externas são aquecidas a temperaturas muito altas devido ao atrito com o ar.
Naves espaciais da URSS: Vostok, Voskhod e Soyuz. Um papel de destaque em sua criação pertence ao Acadêmico S.P. Korolev. Essas espaçonaves realizaram voos notáveis que se tornaram marcos no desenvolvimento da astronáutica. Nas espaçonaves Vostok-3 e Vostok-4, os cosmonautas A.G. Nikolaev e PR Popovich realizaram um vôo em grupo pela primeira vez. A espaçonave Vostok-6 levou a primeira cosmonauta feminina V.V. Da espaçonave Voskhod-2, pilotada por P.I. Belyaev, o cosmonauta A.A Leonov fez a primeira caminhada espacial do mundo em um traje espacial especial. A primeira estação orbital experimental em órbita do satélite da Terra foi criada atracando as espaçonaves Soyuz-4 e Soyuz-5, pilotadas pelos cosmonautas V. A. Shatalov e B. V. Volynov, A. S. Eliseev, E. V. Khru -novo. A. S. Eliseev e E. V. Khrunov foram para o espaço sideral e foram transferidos para a espaçonave Soyuz-4. Muitas espaçonaves Soyuz foram usadas para transportar tripulações para as estações orbitais Salyut.
Nave espacial "Vostok"
A espaçonave Soyuz é a espaçonave tripulada mais avançada criada na URSS. Eles são projetados para realizar uma ampla gama de tarefas no espaço próximo à Terra: manutenção de estações orbitais, estudo do impacto das condições de voo espacial de longo prazo no corpo humano, realização de experimentos no interesse da ciência e da economia nacional, teste de novos espaços. tecnologia. O peso da espaçonave Soyuz é de 6.800 kg, o comprimento máximo é de 7,5 m, o diâmetro máximo é de 2,72 m, a extensão dos painéis com painéis solares é de 8,37 m, o volume total dos alojamentos é de 10 m3. A espaçonave consiste em três compartimentos: o veículo de descida, o compartimento orbital e o compartimento de instrumentação.
Nave espacial "Soyuz-19".
No módulo de descida, a tripulação fica na área de colocar a nave em órbita, ao controlar a nave em vôo em órbita e ao retornar à Terra. O compartimento orbital é um laboratório no qual os astronautas realizam pesquisas e observações científicas, fazem exercícios, comem e descansam. Este compartimento está equipado com locais para os astronautas trabalharem, descansarem e dormirem. O compartimento orbital pode ser usado como uma câmara de descompressão para os astronautas irem para o espaço sideral. O compartimento de instrumentação abriga os principais equipamentos de bordo e sistemas de propulsão do navio. Parte do compartimento está selada. No seu interior são mantidas as condições necessárias ao normal funcionamento do sistema de controlo térmico, alimentação, equipamentos de radiocomunicação e telemetria, dispositivos do sistema de orientação e controlo de movimento. Um sistema de propulsão de propelente líquido é montado na parte não pressurizada do compartimento, que é usado para manobrar a espaçonave em órbita, bem como para desorbitá-la. É composto por dois motores com empuxo de 400 kg cada. Dependendo do programa de voo e do reabastecimento do sistema de propulsão, a espaçonave Soyuz pode realizar manobras em altitudes de até 1.300 km.
Antes de 1º de janeiro de 1986, foram lançadas 54 espaçonaves do tipo Soyuz e sua versão melhorada Soyuz T (3 delas sem tripulação).
O veículo de lançamento com a espaçonave Soyuz-15 antes do lançamento.
Naves espaciais dos EUA: Mercury de assento único (foram lançadas 6 naves espaciais), Gemini de dois lugares (10 naves espaciais), Apollo de três lugares (15 naves espaciais) e naves espaciais reutilizáveis de múltiplos assentos criadas no âmbito do programa Space Shuttle. O maior sucesso foi alcançado pela astronáutica americana com a ajuda da espaçonave Apollo, destinada a realizar expedições à Lua. Foram realizadas um total de 7 expedições desse tipo, 6 das quais foram bem-sucedidas. A primeira expedição à Lua ocorreu de 16 a 24 de julho de 1969 na espaçonave Apollo 11, pilotada por uma tripulação composta pelos astronautas N. Armstrong, E. Aldrin e M. Collins. Em 20 de julho, Armstrong e Aldrin pousaram na Lua no compartimento lunar da nave, enquanto Collins voou em órbita lunar no módulo principal da Apollo. O compartimento lunar passou 21 horas e 36 minutos na Lua, dos quais os astronautas passaram mais de 2 horas diretamente na superfície lunar. Eles então foram lançados da Lua no compartimento lunar, atracaram no módulo principal da Apollo e, tendo descartado o compartimento lunar usado, dirigiram-se para a Terra. Em 24 de julho, a expedição pousou em segurança no Oceano Pacífico.
A terceira expedição à Lua não teve sucesso: ocorreu um acidente no caminho para a Lua com a Apollo 13 e o pouso na Lua foi cancelado. Tendo circulado nosso satélite natural e superado enormes dificuldades, os astronautas J. Lovell, F. Hayes e J. Suidzhert retornaram à Terra.
Na Lua, os astronautas americanos conduziram observações científicas, colocaram instrumentos que funcionaram após a sua partida da Lua e entregaram amostras do solo lunar à Terra.
No início dos anos 80. Nos EUA, foi criado um novo tipo de espaçonave - a espaçonave reutilizável "Space Shuttle" ("Space Shuttle"). Estruturalmente, o sistema de transporte espacial do Ônibus Espacial é um estágio orbital - uma aeronave com três motores de foguete líquido (avião-foguete) - acoplado a um tanque externo de combustível externo com dois propulsores de propelente sólido. Assim como os veículos de lançamento convencionais, o ônibus espacial é lançado verticalmente (o peso de lançamento do sistema é de 2.040 toneladas). Após o uso, o tanque de combustível é separado e queimado na atmosfera, após a separação, os boosters caem no Oceano Atlântico e podem ser reutilizados;
O peso de lançamento do estágio orbital é de aproximadamente 115 toneladas, incluindo uma carga útil de cerca de 30 toneladas e uma tripulação de 6 a 8 astronautas; comprimento da fuselagem - 32,9 m, envergadura - 23,8 m.
Após completar tarefas no espaço, o estágio orbital retorna à Terra, pousando como um avião normal, e pode ser reutilizado no futuro.
O principal objetivo do ônibus espacial é realizar vôos de ônibus espaciais ao longo da rota “Terra - órbita - Terra” para entregar cargas úteis (satélites, elementos de estações orbitais, etc.) para diversos fins em órbitas relativamente baixas, bem como para conduzir vários pesquisas no espaço e experimentos. O Departamento de Defesa dos EUA planeia utilizar amplamente o vaivém espacial para a militarização do espaço, à qual a União Soviética se opõe fortemente.
O primeiro vôo do ônibus espacial ocorreu em abril de 1981.
Até 1º de janeiro de 1986, foram realizados 23 voos de espaçonaves desse tipo, utilizando 4 estágios orbitais Columbia, Challenger, Disc Veri e Atlantis.
Em julho de 1975, um importante experimento espacial internacional foi realizado em órbita baixa da Terra: navios de dois países participaram de um vôo conjunto - o soviético Soyuz-19 e o americano Apollo. Em órbita, as naves atracaram e durante dois dias existiu um sistema espacial de naves espaciais dos dois países. A importância desta experiência é que foi resolvido o principal problema científico e técnico da compatibilidade dos navios para realizar um programa de voo conjunto com encontro e atracação, transferência mútua de tripulações e investigação científica conjunta.
O voo conjunto da espaçonave Soyuz-19, pilotada pelos cosmonautas A. A. Leonov e V. N. Kubasov, e da espaçonave Apollo, pilotada pelos cosmonautas T. Stafford, V. Brand e D. Slayton, tornou-se um evento histórico na astronáutica. Este voo mostrou que a URSS e os EUA podem cooperar não só na Terra, mas também no espaço.
Entre março de 1978 e maio de 1981, ocorreram voos de nove tripulações internacionais no âmbito do programa Intercosmos na espaçonave soviética Soyuz e na estação orbital Salyut-6. No espaço, as tripulações internacionais realizaram um grande trabalho científico - conduziram cerca de 150 experiências científicas e técnicas no campo da biologia e medicina espacial, astrofísica, ciência dos materiais espaciais, geofísica e observação da Terra, a fim de estudar os seus recursos naturais.
Em 1982, uma tripulação internacional franco-soviética voou na espaçonave soviética Soyuz T-6 e na estação orbital Salyut-7, e em abril de 1984, na espaçonave soviética Soyuz T-11 e na estação orbital soviética Salyut-7 de 7". e cosmonautas indianos voaram.
Os voos de tripulações internacionais em naves espaciais e estações orbitais soviéticas são de grande importância para o desenvolvimento da astronáutica mundial e o desenvolvimento de laços de amizade entre os povos de diferentes países.
