Muito pouco tempo nos separa de 12 de abril de 1961, quando a lendária Vostok de Yuri Gagarin invadiu o espaço, e dezenas de naves espaciais já haviam estado lá. Todos eles, já tenham voado ou apenas nascidos em folhas de papel Whatman, são em muitos aspectos semelhantes entre si. Isto permite-nos falar de uma nave espacial em geral, como falamos simplesmente de um carro ou de um avião, sem ter em mente uma marca específica de carro.

Tanto um carro quanto um avião não podem viver sem motor, cabine de motorista e dispositivos de controle. A nave espacial também possui peças semelhantes.

Ao enviar uma pessoa ao espaço, os designers cuidam de seu retorno seguro. A descida da nave à Terra começa com uma diminuição na sua velocidade. O papel de um freio espacial é desempenhado por sistema de propulsão de frenagem corretiva. Também serve para realizar manobras em órbita. EM compartimento de instrumentos fontes de energia, equipamentos de rádio, dispositivos de sistema de controle e outros equipamentos estão localizados. Cosmonautas fazem o seu caminho da órbita para a Terra em pousador, ou como às vezes é chamado, compartimento da tripulação.

Além das peças “obrigatórias”, as naves espaciais contam com novas unidades e compartimentos inteiros, seus tamanhos e massas estão aumentando. Assim, a espaçonave Soyuz agora tem uma segunda “sala” - compartimento orbital. Aqui, durante voos de vários dias, os cosmonautas descansam e experimentos científicos. Para atracar no espaço, os navios são equipados com dispositivos especiais pontos de encaixe. A espaçonave americana Apollo carrega módulo lunar - compartimento para pousar astronautas na Lua e devolvê-los.

Conheceremos a estrutura de uma espaçonave usando o exemplo da espaçonave soviética Soyuz, que substituiu Vostok e Voskhod. As manobras e o acoplamento manual no espaço foram realizados na Soyuz, a primeira estação espacial experimental do mundo foi criada e dois cosmonautas foram transferidos de nave para nave. Essas naves também testaram o sistema de desorbitação controlada e muito mais.

EM compartimento de instrumentação"Soyuz" estão localizados sistema de propulsão de frenagem corretiva, composto por dois motores (se um motor falhar, o segundo liga) e instrumentos que garantem o vôo orbital. Instalado fora do compartimento painéis solares, antenas e radiador do sistema termorregulação.

O módulo de descida está equipado com cadeiras. Eles são usados ​​​​pelos astronautas ao lançar uma espaçonave em órbita, manobrar no espaço e ao descer à Terra. Na frente dos astronautas está o painel de controle da espaçonave. O veículo de descida contém sistemas de controle de descida e sistemas de comunicação por rádio, suporte de vida, pára-quedas, etc. motores de controle de descida E motores de pouso suave.

Uma escotilha redonda leva do módulo de descida ao compartimento mais espaçoso do navio - orbital. Contém locais de trabalho para astronautas e locais para eles descansarem. Aqui os habitantes do navio praticam exercícios esportivos.

Agora podemos passar para uma história mais detalhada sobre os sistemas da espaçonave.

Usina espacial
Em órbita, a Soyuz se assemelha a um pássaro voando alto. Essa semelhança lhe é dada pelas “asas” dos painéis solares abertos. Para operar os instrumentos e dispositivos da espaçonave, é necessária energia elétrica. A bateria solar recarrega as instaladas. a bordo de baterias químicas. Mesmo quando bateria solar fica na sombra, os instrumentos e mecanismos do navio não ficam sem eletricidade, eles a recebem por meio de baterias.

EM Ultimamente Em algumas naves espaciais, as células de combustível servem como fontes de eletricidade. Nessas inusitadas células galvânicas, a energia química do combustível é convertida em energia elétrica sem combustão (ver artigo “Plano GOELRO e o Futuro da Energia”). Combustível - o hidrogênio é oxidado pelo oxigênio. A reação dá à luz eletricidade e água. Essa água pode então ser usada para beber. Juntamente com a alta eficiência, esta é uma grande vantagem células de combustível. A intensidade energética das células de combustível é 4-5 vezes maior que a das baterias. No entanto, as células de combustível têm suas desvantagens. O mais grave deles é uma grande massa.

A mesma desvantagem ainda impede o uso de baterias atômicas na astronáutica. Proteção da tripulação contra a radiação radioativa destes usinas de energia tornará o navio muito pesado.

Sistema de orientação
Tendo se separado do último estágio do veículo lançador, a nave em movimento rápido começa a girar lenta e aleatoriamente. Tente determinar nesta posição onde está a Terra e onde está o “céu”. Numa cabine tombada, é difícil para os astronautas determinar a localização da nave; é impossível realizar observações sobre corpos celestiais, o funcionamento da bateria solar é impossível nesta posição. Portanto, a nave é forçada a ocupar uma determinada posição no espaço - sua orientar. Ao fazer observações astronômicas, eles são guiados por certos estrelas brilhantes, Sol ou Lua. Para receber corrente de uma bateria solar, seu painel deve estar direcionado para o Sol. A aproximação de dois navios requer orientação mútua. As manobras também só podem ser iniciadas em uma posição orientada.

A espaçonave está equipada com vários pequenos propulsores de controle de atitude. Ao ligá-los e desligá-los em uma determinada ordem, os astronautas giram a nave em torno de qualquer um dos eixos que escolherem.

Vamos lembrar de um simples experiência escolar com girador de água. Força reativa jatos de água espirrando das extremidades de um tubo suspenso em diferentes direções, dobrado em diferentes direções, fazem com que o cata-vento gire. A mesma coisa acontece com nave espacial. Está perfeitamente suspenso - o navio não tem peso. Para girar o navio em relação a qualquer eixo, basta um par de micromotores com bicos direcionados de forma oposta.

Ligados em uma determinada combinação, vários motores de baixo empuxo podem não apenas girar o navio conforme desejado, mas também dar-lhe aceleração adicional ou afastá-lo da trajetória original. Aqui está o que os cosmonautas-piloto A. G. Nikolaev e V. I. Sevastyanov escreveram sobre o controle da espaçonave Soyuz-9: “Com a ajuda da alavanca de controle, incluindo um ou outro grupo de motores de orientação, foi possível virar a nave em qualquer direção , e usando instrumentos ópticos, oriente a nave em relação à Terra com grande precisão. Uma precisão ainda maior (até vários minutos de arco) foi alcançada quando a nave estava orientada em direção às estrelas."

Nave espacial "Soyuz-4": 1 - compartimento orbital; 2 – veículo de descida, no qual os astronautas retornam à Terra; 3 - painel solar
baterias curtas; 4 - compartimento de instrumentação e montagem.

Porém, o “baixo impulso” é suficiente apenas para realizar pequenas manobras. Mudanças significativas na trajetória exigem a inclusão de um poderoso sistema de propulsão corretiva.

As rotas da Soyuz percorrem de 200 a 300 km da superfície da Terra. Durante um vôo longo, mesmo na atmosfera muito rarefeita que existe em tais altitudes, o navio desacelera gradativamente no ar e desce. Se “nenhuma medida” não for tomada, a Soyuz entrará nas camadas densas da atmosfera muito antes do tempo especificado. Portanto, de tempos em tempos a nave é transferida para uma órbita mais alta, ligando o sistema de propulsão de frenagem corretiva. a instalação corretiva funciona não apenas ao passar para uma órbita mais alta.O motor é ligado durante a aproximação dos navios durante a atracação, bem como durante diversas manobras em órbita.

Na espaçonave Soyuz há um “casaco de pele” com isolamento de tela a vácuo.

Orientação - muito uma parte importante voo espacial. Mas apenas orientar o navio não é suficiente. Ele ainda precisa ser mantido nesta posição - estabilizar. Isso não é tão fácil de fazer em um espaço sideral sem suporte. Um dos mais métodos simples estabilização - estabilização de rotação. Neste caso, utiliza-se a propriedade dos corpos rotativos de manter o sentido do eixo de rotação e resistir à sua mudança. (Todos vocês já viram um brinquedo infantil - um pião que se recusa teimosamente a cair até parar completamente.) Dispositivos baseados neste princípio - giroscópios, são amplamente utilizados em sistemas de controle automático de movimentação de espaçonaves (ver artigos “Tecnologia ajuda a dirigir aviões” e “Máquinas automáticas ajudam navegadores”). Uma nave giratória é como um giroscópio enorme: seu eixo de rotação praticamente não muda sua posição no espaço. Se os raios solares atingirem um painel solar perpendicular à sua superfície, a bateria produzirá uma corrente elétrica maior força. Portanto, ao recarregar as baterias, a bateria solar deve “olhar” diretamente para o Sol. Para isso, o navio realiza torção. Primeiro, o astronauta, virando a nave, procura o Sol. O aparecimento de uma luminária no centro da escala de um dispositivo especial significa que o navio está orientado corretamente. Agora os micromotores são ligados e a nave gira em torno do eixo nave-Sol. Ao alterar a inclinação do eixo de rotação da espaçonave, os astronautas podem alterar a iluminação da bateria e, assim, regular a intensidade da corrente recebida dela. O controle da estabilização da rotação da espaçonave não é o único jeito manter a posição da nave no espaço. Ao realizar outras operações e manobras, o navio é estabilizado pelo impulso dos motores do sistema de controle de atitude. Isto se faz do seguinte modo. Primeiro, os astronautas, ligando os micromotores correspondentes, colocam a nave na posição desejada. Após a orientação ser concluída, os giroscópios começam a girar sistemas de controle. Eles “lembram” a posição do navio. Enquanto a espaçonave permanece em uma determinada posição, os giroscópios ficam “silenciosos”, ou seja, não emitem sinais para os motores de controle de atitude. Porém, a cada volta do navio, seu casco se desloca em relação aos eixos de rotação dos giroscópios. Ao mesmo tempo, os giroscópios fornecem os comandos necessários aos motores. Os micromotores são ligados e com seu impulso retornam o navio à sua posição original.

Porém, antes de “girar o volante”, o astronauta deve imaginar exatamente onde sua nave está agora. O motorista do transporte terrestre é guiado por vários objetos estacionários. No espaço sideral, os astronautas navegam por corpos celestes próximos e estrelas distantes.

O navegador Soyuz sempre vê a Terra à sua frente no painel de controle da espaçonave - globo de navegação. Esta “Terra” nunca é coberta por nuvens, como um planeta real. Esta não é apenas uma imagem tridimensional globo. Durante o vôo, dois motores elétricos giram o globo simultaneamente em torno de dois eixos. Um deles é paralelo ao eixo de rotação da Terra e o outro é perpendicular ao plano orbital da espaçonave. O primeiro movimento modela a rotação diária da Terra, e o segundo - o vôo da nave. No vidro fixo existe uma pequena cruz sob a qual está instalado o globo. Esta é a nossa "nave espacial". A qualquer momento, um astronauta, olhando para a superfície do globo sob a mira, vê em que região da Terra ele está localizado no momento.

À pergunta "Onde estou?" Os astronautas, assim como os marinheiros, são ajudados a responder pelo conhecido dispositivo de navegação - sextante. Um sextante espacial é um pouco diferente de um sextante marítimo: pode ser usado na cabine de um navio sem entrar no “convés”.

Os cosmonautas veem a Terra real através da vigia e através mira óptica Este dispositivo, instalado em uma das janelas, ajuda a determinar a posição angular da nave em relação à Terra. Com sua ajuda, a tripulação da Soyuz-9 realizou a orientação pelas estrelas.

Nem quente e nem frio
Orbitando a Terra, a nave mergulha nos raios quentes e ofuscantes do Sol ou na escuridão da noite cósmica gelada. E os cosmonautas trabalham com trajes esportivos leves, sem sentir calor nem frio, pois a cabine mantém constantemente o normal temperatura do quarto. Os instrumentos da nave também funcionam bem nessas condições - afinal, o homem os criou para funcionar em condições terrestres normais.

Não é apenas a luz solar direta que aquece uma nave espacial. Cerca de metade de todo o calor solar que cai na Terra é refletido de volta ao espaço. Esses raios refletidos aquecem ainda mais a nave. A temperatura dos compartimentos também é afetada pelos instrumentos e unidades que operam no interior do navio. Eles não utilizam a maior parte da energia que consomem para o fim a que se destinam, mas a liberam na forma de calor. Se este calor não for removido do navio, o calor nos compartimentos pressurizados logo se tornará insuportável.

Proteger a espaçonave dos fluxos de calor externos e descarregar o excesso de calor no espaço são as principais tarefas sistemas de controle térmico.

Antes do voo, o navio está vestido com um casaco de pele isolamento de tela-vácuo. Esse isolamento consiste em muitas camadas alternadas de finas telas de filme metalizado, entre as quais um vácuo é formado durante o vôo. Esta é uma barreira confiável no caminho do calor raios solares. Nos espaços entre as telas existem camadas de fibra de vidro ou outros materiais porosos.

Todas as partes do navio que, por uma razão ou outra, não são cobertas por uma manta de tela a vácuo, são revestidas com revestimentos que podem maioria a energia radiante é refletida de volta ao espaço. Por exemplo, superfícies revestidas com óxido de magnésio absorvem apenas um quarto do calor incidente sobre elas.

E ainda assim, usando apenas esses passiva equipamento de proteção, é impossível proteger o navio do superaquecimento. Portanto, métodos mais eficazes são usados ​​em espaçonaves tripuladas. ativo meio de termorregulação.

Há um emaranhado de tubos metálicos nas paredes internas dos compartimentos selados. Neles circula um líquido especial - refrigerante. Instalado fora do navio radiador-geladeira, cuja superfície não é coberta com isolamento de tela a vácuo. Os tubos do sistema de controle térmico ativo estão conectados a ele. O fluido refrigerante aquecido dentro do compartimento é bombeado para o radiador, que “joga fora” e irradia calor desnecessário para dentro espaço. O líquido resfriado é então devolvido ao navio para recomeçar.

O ar quente é mais leve que o ar frio. À medida que aquece, sobe; empurrando para baixo camadas frias e mais pesadas. Ocorre mistura natural de ar - convecção. Graças a esse fenômeno, o termômetro do seu apartamento, não importa em que canto você o coloque, mostrará quase a mesma temperatura.

Na gravidade zero tal mistura é impossível. Portanto para distribuição uniforme calor em todo o volume da cabine da espaçonave, é necessário organizar nela convecção forçada usando ventiladores comuns.

No espaço como na Terra
Na Terra não pensamos no ar. Nós apenas respiramos. No espaço, respirar se torna um problema. Há vácuo espacial e vazio ao redor da nave. Para respirar, os astronautas devem levar suprimentos de ar da Terra.

Uma pessoa consome cerca de 800 litros de oxigênio por dia. Pode ser armazenado no navio em cilindros ou em estado gasoso sob alta pressão, ou na forma líquida. No entanto, 1 kg desse líquido “arrasta” para o espaço 2 kg de metal com o qual são feitos os cilindros de oxigênio, e o gás comprimido é ainda mais - até 4 kg por 1 kg de oxigênio.

Mas você pode ficar sem cilindros. Neste caso, não é o oxigênio puro que é carregado a bordo da espaçonave, mas os produtos químicos que o contêm em formulário vinculado. Há muito oxigênio em alguns óxidos e sais metais alcalinos, no conhecido peróxido de hidrogênio. Além disso, os óxidos apresentam outra vantagem muito significativa: simultaneamente à liberação do oxigênio, purificam a atmosfera da cabine, absorvendo gases nocivos ao homem.

O corpo humano consome oxigênio continuamente, enquanto produz dióxido de carbono, monóxido de carbono, vapor de água e muitas outras substâncias. Tendo se acumulado no volume fechado dos compartimentos da nave, o monóxido de carbono e o dióxido de carbono podem causar envenenamento dos astronautas. O ar da cabine passa constantemente por recipientes contendo óxidos de metais alcalinos. Isto acontece reação química: o oxigênio é liberado e impurezas prejudiciais são absorvidas. Por exemplo, 1 kg de peróxido de lítio contém 610 g de oxigênio e pode absorver 560 g dióxido de carbono. O carvão ativado, testado nas primeiras máscaras de gás, também é utilizado para purificar o ar em cabines herméticas.

Além do oxigênio, os astronautas levam água e alimentos durante o voo. Regular água da torneira armazenados em recipientes duráveis ​​feitos de filme de polietileno. Para evitar que a água estrague e perca o sabor, é adicionada uma pequena quantidade de substâncias especiais - os chamados conservantes. Assim, 1 mg de prata iônica dissolvida em 10 litros de água a mantém potável por seis meses.

Um tubo se estende do tanque de água. Termina em um bocal com dispositivo de travamento. O astronauta leva o bocal à boca, pressiona o botão do dispositivo de travamento e suga a água. Esta é a única maneira de beber no espaço. Em gravidade zero, a água escorre dos recipientes abertos e, quebrando-se em pequenas bolas, flutua pela cabine.

Em vez dos purês pastosos que os primeiros cosmonautas levaram consigo, a tripulação da Soyuz come comida “terrena” normal. O navio ainda possui uma cozinha em miniatura onde são aquecidos almoços prontos.

Nas fotos de pré-lançamento, Yuri Gagarin, German Titov e outros pioneiros espaciais estão vestidos com trajes espaciais, rostos sorridentes olham para nós através do vidro capacetes. E agora uma pessoa não pode sair espaço aberto ou na superfície de outro planeta sem traje espacial. Portanto, os sistemas de trajes espaciais estão em constante aperfeiçoamento.

Um traje espacial é frequentemente comparado a uma cabine selada reduzida ao tamanho de um corpo humano. E com razão. O traje espacial não é um traje, mas vários, colocados uns sobre os outros. O vestuário exterior resistente ao calor é tingido em cor branca, refletindo bem os raios de calor. Por baixo do agasalho há um traje feito de isolamento térmico tela-vácuo e, por baixo dele, uma concha multicamadas. Isso garante que o traje esteja completamente selado.

Qualquer pessoa que já usou luvas ou botas de borracha sabe como é desconfortável um traje que não permite a passagem de ar. Mas os astronautas não enfrentam tais inconvenientes. O sistema de ventilação do traje espacial salva uma pessoa deles. Luvas, botas e capacete completam o “traje” de um astronauta indo para o espaço sideral. A vigia do capacete está equipada com um filtro de luz que protege os olhos da luz solar ofuscante.

O astronauta tem uma mochila nas costas. Contém um suprimento de oxigênio por várias horas e um sistema de purificação de ar. A mochila é conectada ao traje espacial por mangueiras flexíveis. Fios de comunicação e uma corda de segurança - uma adriça - conectam o astronauta à nave. Um pequeno motor a jato ajuda o astronauta a “flutuar” no espaço. Este motor a gás em forma de pistola foi usado por astronautas americanos.

O navio continua a voar. Mas os astronautas não se sentem solitários. Centenas de fios invisíveis os conectam à sua Terra natal.

Muitas tarefas complexas de controle automático objetos espaciais surge ao controlar foguetes tripulados e complexos espaciais projetados para realizar um vôo humano à Lua e retornar à Terra. Como exemplo, podemos considerar o sistema de controle da espaçonave americana Apollo, projetada para uma tripulação de três pessoas.

Em geral, tal espaçonave consiste em três compartimentos, lançados em uma trajetória de voo para a Lua por meio de um poderoso veículo de lançamento.

O compartimento de comando foi projetado para reentrada e abriga todos os três tripulantes durante a maior parte do vôo. O compartimento auxiliar contém sistemas de propulsão, proporcionando a capacidade de realizar manobras, fontes de alimentação, etc. Para pousar na Lua, está prevista a utilização de um compartimento especial, no qual neste momento estarão dois tripulantes, e o terceiro astronauta voará em órbita selenocêntrica .

O sistema de controle e navegação de tal espaçonave é um sistema de bordo usado para determinar a posição e velocidade do veículo, bem como para controlar manobras. Partes deste sistema estão localizadas tanto no compartimento de comando quanto no compartimento destinado ao pouso na Lua. Cada parte contém dispositivos para armazenar orientação no espaço inercial e medir sobrecargas, dispositivos para realizar medições ópticas, painéis de instrumentos e painéis de controle, dispositivos para exibição de dados em indicadores e um computador digital de bordo.

Diagrama de vôo da espaçonave Apollo

A trajetória de vôo da espaçonave lunar consiste em seções ativas e seções de vôo inercial. Os objectivos do sistema de gestão nestas áreas diferem até certo ponto.

Durante um voo por inércia é necessário conhecer a posição do veículo e sua velocidade, ou seja, resolver problemas de navegação. Isso usa informações recebidas de estações terrestres de rastreamento de voo nave espacial, dados sobre a determinação da posição do dispositivo em relação às estrelas, à Terra e à Lua, obtidos por meio de dispositivos ópticos embarcados, e dados de medições de radar. Depois de coletar essas informações, torna-se definição possível a posição do dispositivo, sua velocidade e manobra necessária para chegar a um determinado ponto. Em zonas de voo livre, e especialmente durante períodos de recolha de informação de navegação, existe muitas vezes a necessidade de garantir a orientação do dispositivo. Na realização das manobras, é utilizada uma plataforma que é estabilizada no espaço por meio de giroscópios.

Acelerômetros são instalados na plataforma, medindo acelerações e fornecendo informações ao computador de bordo. Ao operar uma espaçonave antes de pousar na Lua, você precisa saber disso velocidade inicial e posição. As informações sobre essas grandezas são formadas durante os segmentos de voo devido à inércia.

Consideremos brevemente as tarefas que o sistema de controle e navegação deve resolver no vários estágios programas.

Inserção em órbita geocêntrica.No lançamento de um veículo lançador, o controle é realizado por um sistema instalado na parte frontal do veículo lançador. No local de lançamento, porém, o sistema do compartimento de comando gera comandos que podem ser utilizados em caso de falha do sistema de controle do veículo lançador. Além disso, o sistema de controle do compartimento de comando fornece à tripulação informações sobre a precisão da inserção do veículo em uma determinada órbita geocêntrica.

Segmento de vôo em órbita geocêntrica: A espaçonave e o último estágio do veículo lançador realizam uma ou mais órbitas em órbita geocêntrica. Nesta fase, as medições de navegação realizadas com equipamentos de bordo são realizadas principalmente para verificar o correto funcionamento dos equipamentos. Elementos ópticos do sistema de controle do compartimento de comando são utilizados para esclarecer a posição e velocidade do veículo. Os dados coletados dos dispositivos de bordo são usados ​​em conjunto com os dados transmitidos das estações de rastreamento terrestre.

Segmento de vôo livre para a Lua. O veículo se separa do último estágio do veículo lançador logo após deixar a órbita geocêntrica. Posições iniciais e a velocidade do veículo são determinadas com precisão usando sistemas de bordo e estações terrestres. Quando a trajetória do aparelho é determinada com precisão, a correção da trajetória pode ser feita. Normalmente, é possível realizar três manobras corretivas, cada uma das quais pode levar a uma alteração na velocidade do veículo em até 3 m/seg. A primeira correção de trajetória pode ser feita aproximadamente uma hora após o lançamento de uma órbita geocêntrica.

A seção para lançar o compartimento lunar em uma trajetória de vôo até a superfície da Lua. A primeira tarefa do sistema de controle do compartimento lunar é garantir a execução precisa da manobra na qual o compartimento lunar, alterando sua velocidade em várias centenas de metros por segundo, é colocado em uma trajetória que termina a uma altitude de 16 km nas proximidades determinado ponto desembarques. As condições iniciais para a realização desta manobra são determinadas através do equipamento de navegação do compartimento de comando. Os dados são inseridos manualmente no sistema de controle do compartimento lunar.

Local de pouso na superfície da Lua. No momento apropriado, definido pelo sistema de controle do compartimento lunar, os motores de pouso são acionados, reduzindo a velocidade de descida do compartimento lunar. Na fase inicial de direcionamento do compartimento usando sistema inercial as acelerações são medidas e a orientação necessária do dispositivo é garantida. Para maior controle de pouso, após a altitude e a velocidade do compartimento caírem para limites especificados, o radar será usado. Ao mesmo tempo, os tripulantes garantem a orientação do compartimento por meio de marcas especiais na janela e informações recebidas do computador. O sistema de controle deve fornecer o máximo uso eficiente combustível ao realizar um pouso suave em um determinado local.

O estágio de estar na superfície da Lua. Quando o compartimento lunar está na superfície da Lua, um radar especial, que também é usado para garantir que os compartimentos se encontrem em órbita, monitora o compartimento de comando para definição precisa a posição da órbita do compartimento de comando em relação ao ponto de pouso.

Estágio de lançamento da superfície da Lua. Para as condições iniciais adequadas, o computador do compartimento determina uma trajetória que garante o encontro com o compartimento de comando voando na órbita do satélite lunar, e é emitido um comando de decolagem. Usando o sistema inercial, o compartimento lunar é direcionado e o momento em que o motor é desligado é determinado. Após desligar o motor, o compartimento lunar faz um vôo livre ao longo de uma trajetória próxima à trajetória do compartimento de comando.

Etapa de vôo ao longo de uma trajetória intermediária.Um radar instalado no compartimento lunar fornece informações sobre a posição relativa de ambos os compartimentos. Após esclarecimento posição relativa as trajetórias podem ser corrigidas da mesma forma que foi feito durante o vôo para a Lua.

O estágio de encontro em órbita selenocêntrica.Quando os compartimentos se aproximam, o empuxo dos motores é controlado por sinais dos sistemas inercial e de radar, a fim de reduzir a velocidade relativa entre os compartimentos. A ancoragem dos compartimentos pode ser controlada manualmente ou automaticamente.

Retorno à Terra O retorno do compartimento de comando e apoio à Terra é realizado de forma semelhante à etapa do vôo à Lua com manobras corretivas. No final desta seção, o sistema de navegação deve determinar com precisão as condições iniciais para a reentrada e fornecer a entrada em um “corredor” relativamente estreito, limitado na parte superior e inferior.

Entrada na atmosfera.No local de entrada na atmosfera, de acordo com os dados de sobrecargas e orientação do veículo recebidos do sistema inercial, o movimento do compartimento é controlado alterando seu ângulo de rotação. O compartimento de comando é um corpo axissimétrico, mas seu centro de massa não fica no eixo de simetria e ao voar em um ângulo de ataque de compensação, a relação sustentação-arrasto* do veículo é de cerca de 0,3. Isto permite, ao alterar o ângulo de rotação, alterar o ângulo de ataque e assim controlar o voo no plano longitudinal. Ao entrar na atmosfera terrestre, ocorre a frenagem aerodinâmica do compartimento de comando. Ao mesmo tempo, sua velocidade diminui da segunda velocidade cósmica para uma velocidade ligeiramente inferior à primeira velocidade cósmica (circular). Após o primeiro mergulho na atmosfera, o dispositivo muda para uma trajetória balística, saindo da atmosfera, e então reentra nas camadas densas da atmosfera e muda para a trajetória de descida. A etapa de controle de uma espaçonave durante seu primeiro mergulho na atmosfera é de extrema importância, pois, por um lado, o sistema de controle deve garantir a manutenção das sobrecargas e do aquecimento aerodinâmico dentro dos limites especificados, e por outro, fornecer a quantidade necessária de força de sustentação na qual o alcance necessário e o pouso de um navio em uma determinada área.

* A qualidade aerodinâmica é a relação entre a força de sustentação e a força de arrasto.

O controle da espaçonave durante o segundo mergulho pode ser realizado por analogia com o controle durante a descida das naves satélites.

A ciência e a tecnologia de controle de espaçonaves ainda estão em sua infância. Período inicial do seu desenvolvimento. Na década que se passou desde o lançamento do primeiro satélite artificial da Terra, ele fez enormes avanços e resolveu muitos problemas difíceis, mas as perspectivas para o seu desenvolvimento são ainda mais ambiciosas.

Aperfeiçoamento da tecnologia informática, microminiaturização de elementos de dispositivos eletrônicos, desenvolvimento de meios de processamento e transmissão de informações, construção de dispositivos de medição e informação em novos princípios físicos, o desenvolvimento de novos princípios e dispositivos para orientação, estabilização e controle abre vastos horizontes para a criação de espaço tripulado e não tripulado perfeito aeronave, que ajudará a pessoa a compreender os segredos do Universo e servirá para resolver muitos problemas práticos.

::: Como controlar uma nave espacial: Instruções As naves da série Soyuz, às quais foi prometido um futuro lunar há quase meio século, nunca mais partiram órbita baixa da Terra, mas ganharam a reputação de serem o transporte espacial de passageiros mais confiável. Vamos olhar para eles com os olhos do comandante do navio.

A espaçonave Soyuz-TMA consiste em um compartimento de instrumentação (IAC), um módulo de descida (DA) e um compartimento de serviço (CO), e o SA ocupa parte central enviar. Assim como em um avião comercial durante a decolagem e subida somos instruídos a apertar os cintos de segurança e não sair de nossos assentos, os cosmonautas também são obrigados a estar em seus assentos, estar amarrados e não tirar os trajes espaciais durante a fase de colocação da nave em órbita. e a manobra. Após o término da manobra, a tripulação, composta pelo comandante do navio, engenheiro de vôo-1 e engenheiro de vôo-2, pode tirar os trajes espaciais e se deslocar para o compartimento de convivência, onde podem comer e ir ao banheiro. O vôo para a ISS leva cerca de dois dias, o retorno à Terra leva de 3 a 5 horas. O sistema de exibição de informações (IDS) Neptune-ME usado na Soyuz-TMA pertence à quinta geração de IDS para navios da série Soyuz. Como se sabe, a modificação Soyuz-TMA foi criada especificamente para voos para o Internacional estação Espacial, que envolveu a participação de astronautas da NASA vestindo trajes espaciais maiores. Para que os astronautas conseguissem passar pela escotilha que liga a unidade doméstica ao módulo de descida, foi necessário reduzir a profundidade e a altura do console, naturalmente, mantendo toda a sua funcionalidade. O problema era também que uma série de unidades de instrumentos utilizadas em versões anteriores do SDI não podiam mais ser produzidas devido à desintegração do antigo Economia soviética e a cessação de alguma produção. O complexo de treinamento Soyuz-TMA, localizado no Centro de Treinamento de Cosmonautas que leva seu nome. Gagarin (Star City), inclui um modelo do veículo de descida e do compartimento de serviço. Portanto, toda a IDE teve que ser fundamentalmente redesenhada. O elemento central do SOI do navio era um painel de controle integrado, hardware compatível com um computador tipo IBM PC. Controle remoto espacial

O sistema de exibição de informações (IDS) da espaçonave Soyuz-TMA é denominado Neptune-ME. Atualmente existem mais uma nova versão SOI para os chamados Soyuz digitais - navios do tipo Soyuz-TMA-M. Porém, as mudanças afetaram principalmente o conteúdo eletrônico do sistema - em particular, o sistema de telemetria analógico foi substituído por um digital. Basicamente, a continuidade da “interface” foi preservada. 1. Painel de controle integrado (InPU). No total, há dois InPUs a bordo do módulo de descida – um para o comandante do navio, o segundo para o Engenheiro de Voo 1 sentado à esquerda. 2. Teclado numérico para inserção de códigos (para navegação pelo display InPU). 3. Unidade de controle do marcador (usada para navegar no subdisplay InPU). 4. Unidade de exibição eletroluminescente Estado atual sistemas (TS). 5. RPV-1 e RPV-2 - válvulas rotativas manuais. Eles são responsáveis ​​​​por encher as linhas com oxigênio proveniente de cilindros-balão, sendo um deles localizado no compartimento de instrumentação e outro no próprio veículo de descida. 6. Válvula eletropneumática para fornecimento de oxigênio durante o pouso. 7. Viseira especial de cosmonauta (SSC). Durante a atracação, o comandante do navio olha para a estação de atracação e observa o navio atracar. Para transmitir a imagem, é utilizado um sistema de espelhos, aproximadamente igual ao de um periscópio de um submarino. 8. Alavanca de controle de movimento (DRC). Com essa ajuda, o comandante do navio controla os motores para dar aceleração linear (positiva ou negativa) à Soyuz-TMA. 9. Usando o manche de controle de atitude (OCL), o comandante do navio define a rotação da Soyuz-TMA em torno do centro de massa. 10. A unidade de secagem por refrigeração (HDA) retira do navio o calor e a umidade, que inevitavelmente se acumulam no ar devido à presença de pessoas a bordo. 11. Interruptores para ligar a ventilação dos trajes espaciais durante o pouso. 12. Voltímetro. 13. Bloco de fusíveis. 14. Botão para lançamento de conservação do navio após atracação. O recurso Soyuz-TMA é de apenas quatro dias, por isso deve ser protegido. Após o acoplamento, a energia e a ventilação são fornecidas pela própria estação orbital. O artigo foi publicado na revista “Popular Mechanics”

Depois que uma espaçonave ou estação orbital se separa do estágio final do foguete que a leva ao espaço, isso se torna trabalho de especialistas do Controle da Missão.

A sala de controle principal, uma sala espaçosa repleta de fileiras de consoles administrados por especialistas, impressiona pelo seu silêncio concentrado. É interrompido apenas pela voz do operador comunicando-se com os astronautas. Toda a parede frontal do salão é ocupada por três telas e diversos displays digitais. Na tela maior e central há um mapa-múndi colorido. A estrada dos cosmonautas corria ao longo dela como uma sinusóide azul - é assim que se parece a projeção da órbita da espaçonave, desdobrada em um avião. Um ponto vermelho se move lentamente ao longo da linha azul - uma nave em órbita. Nas telas direita e esquerda vemos uma imagem televisiva dos astronautas, uma lista das principais operações realizadas no espaço, parâmetros orbitais e planos de trabalho da tripulação para o futuro próximo. Os números brilham acima das telas. Eles estão mostrando Horário de Moscou e o tempo a bordo da nave, o número da próxima órbita, o dia do voo, o horário da próxima sessão de comunicação com a tripulação.

Acima de um dos consoles há uma placa: “Chefe do grupo de balística”. Especialistas em balística controlam o movimento de uma espaçonave. É com isso que eles estão contando tempo exato lançamento, a trajetória de inserção em órbita, de acordo com seus dados, são realizadas manobras de espaçonaves, seu acoplamento com estações orbitais e descida à Terra. O chefe da balística monitora as informações vindas do espaço. À sua frente, em uma pequena tela de televisão, há colunas de números. Estes são sinais do navio que passaram por um complexo processamento eletrônico. computadores(computador) do Centro.

computador modelos diferentes compõem todo um complexo computacional do Centro. Eles classificam as informações, avaliam a confiabilidade de cada medição, processam e analisam indicadores telemétricos (ver Telemecânica). Milhões são realizados a cada segundo no Centro operações matemáticas, e a cada 3 segundos o computador atualiza as informações nos consoles.

No Salão Principal há pessoas recebendo participação direta no controle de vôo. Estes são os diretores de vôo e grupos separados especialistas. Em outras áreas do Centro existem os chamados grupos de apoio. Eles planejam um vôo, encontram as melhores maneiras para execução decisões tomadas, consulte aqueles que estão sentados no corredor. Os grupos de apoio incluem especialistas em balística, projetistas de vários sistemas de naves espaciais, médicos e psicólogos, cientistas que desenvolveram programa científico voo, representantes do complexo de comando e medição e do serviço de busca e salvamento, bem como pessoas que organizam momentos de lazer para os astronautas, preparam programas musicais para eles, reuniões de rádio com famílias, figuras famosas ciência e cultura.

O centro de controle não apenas gerencia as atividades da tripulação, monitora o funcionamento dos sistemas e montagens da espaçonave, mas também coordena o trabalho de inúmeras estações de rastreamento terrestres e navegáveis.

Por que precisamos de muitas estações de comunicação com o espaço? O fato é que cada estação pode manter contato com uma espaçonave voadora por muito pouco tempo, já que a nave sai rapidamente da zona de radiovisibilidade de uma determinada estação. Entretanto, o volume de informações trocadas através de estações de rastreamento entre o navio e o Centro de Controle da Missão é muito grande.

Centenas de sensores estão instalados em qualquer espaçonave. Eles medem temperatura e pressão, velocidade e aceleração, tensão e vibração em unidades estruturais individuais. Várias centenas de parâmetros que caracterizam o estado dos sistemas de bordo são medidos regularmente. Sensores convertem valores em milhares vários indicadores em sinais elétricos, que são então transmitidos automaticamente via rádio para a Terra.

Todas essas informações precisam ser processadas e analisadas o mais rápido possível. Naturalmente, os especialistas em estações não podem prescindir da ajuda de um computador. Processado em estações de rastreamento parte menor dados, e a maior parte por fio e rádio - através satélites artificiais Terra "Relâmpago" - transmitido ao Centro de Controle.

Quando as naves espaciais passam pelas estações de rastreamento, os parâmetros de suas órbitas e trajetórias são determinados. Mas neste momento, não apenas os transmissores de rádio do navio ou satélite estão trabalhando arduamente, mas também seus receptores de rádio. Eles recebem inúmeros comandos da Terra, do Centro de Controle. Esses comandos ligam ou desligam vários sistemas e mecanismos da espaçonave, seus programas de trabalho mudam.

Vamos imaginar como funciona uma estação de rastreamento.

Uma pequena estrela aparece no céu acima da estação de rastreamento e se move lentamente. Girando suavemente, a tigela de várias toneladas da antena receptora o segue. Outra antena - um transmissor - está instalada a vários quilômetros daqui: a essa distância, os transmissores não interferem mais na recepção dos sinais do espaço. E isso acontece em todas as estações de rastreamento subsequentes.

Todos eles estão localizados em locais sobre os quais passam as rotas espaciais. As zonas de visibilidade de rádio das estações vizinhas se sobrepõem parcialmente. Ainda não tendo saído completamente de uma zona, o navio já se encontra em outra. Cada estação, ao terminar de conversar com o navio, “transfere-o” para a outra. O revezamento espacial continua fora do nosso país.

Muito antes do voo da espaçonave, estações flutuantes de rastreamento vão para o mar - embarcações especiais frota expedicionária da Academia de Ciências da URSS. Os navios da frota “espacial” estão de guarda em diferentes oceanos. É liderado por navio científico“Cosmonauta Yuri Gagarin”, 231,6 m de comprimento, 11 decks, 1.250 quartos. As quatro enormes antenas da nave enviam e recebem sinais do espaço.

Graças às estações de rastreamento, não apenas ouvimos, mas também vemos os habitantes da casa espacial. Os cosmonautas realizam regularmente reportagens televisivas, mostrando aos terráqueos o seu planeta, a Lua, e aglomerados de estrelas brilhando intensamente no céu negro...