O navă spațială este și o aeronavă, dar este destinată doar mișcării în spațiu fără aer. Poți zbura prin aer mult mai repede decât înotul pe apă sau deplasarea pe uscat, iar în spațiul fără aer poți atinge viteze și mai mari, dar cu cât viteza este mai mare, cu atât greutatea structurii este mai importantă. Creșterea greutății navei spațiale duce la o creștere foarte mare a greutății sistemului de rachete care lansează nava în regiunea planificată a spațiului cosmic.
Prin urmare, tot ceea ce se află la bordul navei spațiale ar trebui să cântărească cât mai puțin posibil și nimic nu ar trebui să fie de prisos. Această cerință reprezintă una dintre cele mai mari provocări pentru proiectanții de nave spațiale.
Care sunt principalele părți ale unei nave spațiale? Navele spațiale sunt împărțite în două clase: locuite (există un echipaj de mai multe persoane la bord) și nelocuite (la bord sunt instalate echipamente științifice, care transmite automat toate datele de măsurare pe Pământ). Vom lua în considerare doar nave spațiale cu echipaj. Prima navă spațială cu echipaj pe care Yu A. Gagarin și-a făcut zborul a fost Vostok. Este urmat de navele din seria Sunrise. Acestea nu mai sunt dispozitive cu un singur loc precum Vostok, ci dispozitive cu mai multe locuri. Pentru prima dată în lume, un zbor de grup de trei piloți-cosmonauți - Komarov, Feoktistov, Egorov - a fost efectuat pe nava spațială Voskhod.
Următoarea serie de nave spațiale create în Uniunea Sovietică s-a numit Soyuz. Navele din această serie sunt mult mai complexe ca design decât predecesorii lor, iar sarcinile pe care le pot îndeplini sunt, de asemenea, mai complexe. Statele Unite au creat și diverse tipuri de nave spațiale.
Să luăm în considerare designul general al unei nave spațiale cu echipaj, folosind exemplul navei spațiale americane Apollo.
Orez. 10. Diagrama unei rachete în trei trepte cu o navă spațială și sistem de recuperare.
Figura 10 prezintă o vedere generală a sistemului de rachete Saturn și a navei spațiale Apollo andocate la acesta. Nava spațială se află între cea de-a treia treaptă a rachetei și un dispozitiv care se atașează la navă spațială pe o ferme numită sistem de evacuare. Pentru ce este acest dispozitiv? Atunci când un motor de rachetă sau sistemul său de control funcționează în timpul lansării unei rachete, nu pot fi excluse defecțiuni. Uneori, aceste probleme pot duce la un accident - racheta va cădea pe Pământ. Ce s-ar putea întâmpla? Componentele combustibilului se vor amesteca și se va forma o mare de foc, în care se vor găsi atât racheta, cât și nava spațială. În plus, la amestecarea componentelor combustibilului, se pot forma și amestecuri explozive. Prin urmare, dacă din orice motiv are loc un accident, este necesar să mutați nava departe de rachetă la o anumită distanță și abia apoi să aterizați. În aceste condiții, nici exploziile, nici focul nu vor fi periculoase pentru astronauți. Acesta este scopul pentru care servește sistemul de salvare de urgență (abreviat SAS).
Sistemul SAS include motoarele principale și de control care funcționează cu combustibil solid. Dacă sistemul SAS primește un semnal despre starea de urgență a rachetei, acesta este activat. Nava spațială se separă de rachetă, iar motoarele cu propulsie ale sistemului de evacuare propulsează nava în sus și departe. Când motorul cu pulbere termină de funcționare, o parașută este aruncată din navă spațială, iar nava coboară lin pe Pământ. Sistemul SAS este conceput pentru a salva astronauții în caz de urgență în timpul lansării vehiculului de lansare și zborului acestuia în faza activă.
Dacă lansarea vehiculului de lansare merge bine și zborul în faza activă este finalizat cu succes, nu este nevoie de un sistem de salvare în caz de urgență. Odată ce nava spațială este lansată pe orbita joasă a Pământului, acest sistem devine inutil. Prin urmare, înainte ca nava spațială să intre pe orbită, sistemul de salvare în caz de urgență este aruncat de pe navă ca balast inutil.
Sistemul de salvare în caz de urgență este atașat direct la așa-numitul vehicul de coborâre sau reintrare al navei spațiale. De ce are acest nume? Am spus deja că o navă spațială care pleacă într-un zbor spațial este formată din mai multe părți. Dar doar una dintre componentele sale se întoarce pe Pământ dintr-un zbor spațial, care se numește astfel vehiculul de reintrare. Vehiculul de întoarcere sau de coborâre, spre deosebire de alte părți ale navei spațiale, are pereți groși și o formă deosebită, ceea ce este cel mai avantajos din punct de vedere al zborului în atmosfera Pământului la viteze mari. Vehiculul de recuperare, sau compartimentul de comandă, este locul în care se află astronauții în timpul lansării navei spațiale pe orbită și, desigur, în timpul coborârii pe Pământ. Majoritatea echipamentelor folosite pentru controlul navei sunt instalate în ea. Deoarece compartimentul de comandă este destinat coborârii astronauților pe Pământ, acesta găzduiește și parașute, cu ajutorul cărora nava spațială este frânată în atmosferă, apoi coboară lin.
În spatele vehiculului de coborâre se află un compartiment numit compartiment orbital. În acest compartiment sunt instalate echipamente științifice necesare pentru efectuarea cercetărilor speciale în spațiu, precum și sisteme care asigură navei tot ce este necesar: aer, electricitate, etc. Compartimentul orbital nu se întoarce pe Pământ după ce nava spațială își finalizează. misiune. Pereții săi foarte subțiri nu sunt capabili să reziste căldurii la care este expus vehiculul de întoarcere în timpul coborârii sale pe Pământ, trecând prin straturile dense ale atmosferei. Prin urmare, la intrarea în atmosferă, compartimentul orbital arde ca un meteor.
În navele spațiale destinate zborului în spațiul adânc cu oameni care aterizează pe alte corpuri cerești, este necesar să existe încă un compartiment. În acest compartiment, astronauții pot coborî la suprafața planetei și, atunci când este necesar, pot decola de pe aceasta.
Am enumerat principalele părți ale unei nave spațiale moderne. Acum să vedem cum sunt asigurate funcțiile vitale ale echipajului și funcționalitatea echipamentelor instalate la bordul navei.
Este nevoie de mult pentru a asigura viața umană. Să începem cu faptul că o persoană nu poate exista nici la temperaturi foarte scăzute, nici la temperaturi foarte ridicate. Regulatorul de temperatură de pe glob este atmosfera, adică aerul. Cum rămâne cu temperatura navei spațiale? Se știe că există trei tipuri de transfer de căldură de la un corp la altul - conductivitate termică, convecție și radiație. Pentru a transfera căldură prin conducție și convecție, este necesar un transmițător de căldură. În consecință, aceste tipuri de transfer de căldură sunt imposibile în spațiu. O navă spațială, aflată în spațiul interplanetar, primește căldură de la Soare, Pământ și alte planete exclusiv prin radiație. Merită să creați o umbră dintr-o foaie subțire de material care va bloca calea razelor Soarelui (sau a luminii de pe alte planete) către suprafața navei spațiale - și va opri încălzirea. Prin urmare, nu este dificil să izolați termic o navă spațială în spațiu fără aer.
Cu toate acestea, atunci când zboară în spațiul cosmic, trebuie să ne temem de supraîncălzirea navei de către razele soarelui sau de suprarăcirea acesteia ca urmare a radiației de căldură de la pereți în spațiul înconjurător, ci de supraîncălzirea din cauza căldurii care este eliberată în interiorul nava spațială în sine. Ce poate duce la creșterea temperaturii unei nave? În primul rând, persoana în sine este o sursă care emite în mod continuu căldură, iar în al doilea rând, o navă spațială este o mașină foarte complexă, echipată cu multe instrumente și sisteme, a căror funcționare implică eliberarea de cantități mari de căldură. Sistemul care asigură funcțiile vitale ale membrilor echipajului navei se confruntă cu o sarcină foarte importantă - toată căldura generată atât de oameni, cât și de instrumente este îndepărtată cu promptitudine în afara compartimentelor navei și asigură menținerea temperaturii din acestea la nivelul necesar pentru omul normal. existenţa şi funcţionarea instrumentelor.
Cum este posibil, în condiții de spațiu, unde căldura este transferată doar prin radiație, să se asigure condițiile de temperatură necesare într-o navă spațială? Știți că vara, când soarele sufocos strălucește, toată lumea poartă haine deschise la culoare, în care căldura se simte mai puțin. Ce s-a întâmplat? Se dovedește că o suprafață ușoară, spre deosebire de una întunecată, nu absoarbe bine energia radiantă. O reflectă și, prin urmare, se încălzește mult mai puțin.
Această proprietate a corpurilor, în funcție de culoarea lor, de a absorbi sau reflecta energia radiantă într-o măsură mai mare sau mai mică, poate fi folosită pentru a regla temperatura din interiorul navei spațiale. Există substanțe (se numesc termofototropi) care își schimbă culoarea în funcție de temperatura de încălzire. Pe măsură ce temperatura crește, acestea încep să se decoloreze și, cu cât mai puternic, cu atât temperatura de încălzire este mai mare. Dimpotrivă, se întunecă la răcire. Această proprietate a termofototropelor poate fi foarte utilă dacă sunt utilizate în sistemul de control termic al navelor spațiale. La urma urmei, termofototropele vă permit să mențineți automat temperatura unui obiect la un anumit nivel, fără a utiliza niciun mecanism, încălzitoare sau răcitoare. Ca urmare, sistemul de control termic care utilizează termofototropi va avea o masă mică (și acest lucru este foarte important pentru nave spațiale) și nu va fi necesară nicio energie pentru a-l activa. (Sistemele de control termic care funcționează fără a consuma energie se numesc pasive.)
Există și alte sisteme de control termic pasiv. Toate au o proprietate importantă - masa scăzută. Cu toate acestea, acestea nu sunt de încredere în funcționare, în special în timpul utilizării pe termen lung. Prin urmare, navele spațiale sunt de obicei echipate cu așa-numitele sisteme active de control al temperaturii. O caracteristică distinctivă a unor astfel de sisteme este capacitatea de a schimba modul de operare. Un sistem activ de control al temperaturii este ca un radiator al unui sistem de încălzire centrală - dacă doriți ca camera să fie mai rece, opriți alimentarea cu apă caldă a caloriferului. Dimpotrivă, dacă trebuie să creșteți temperatura în cameră, supapa de închidere se deschide complet.
Sarcina sistemului de control termic este de a menține temperatura aerului din cabina navei în cadrul temperaturii normale a camerei, adică 15 - 20°C. Dacă camera este încălzită folosind baterii de încălzire centrală, atunci temperatura oriunde în cameră este practic aceeași. De ce există o diferență foarte mică de temperatură a aerului lângă o baterie fierbinte și departe de aceasta? Acest lucru se explică prin faptul că în cameră există o amestecare continuă a straturilor de aer cald și reci. Aerul cald (ușor) se ridică, aerul rece (grele) se scufundă. Această mișcare (convecție) a aerului se datorează prezenței gravitației. Totul într-o navă spațială este fără greutate. În consecință, nu poate exista convecție, adică amestecarea aerului și egalizarea temperaturii pe întregul volum al cabinei. Nu există convecție naturală, dar este creată artificial.
În acest scop, sistemul de control termic prevede instalarea mai multor ventilatoare. Ventilatoarele, acționate de un motor electric, forțează aerul să circule continuu prin cabina navei. Datorită acestui fapt, căldura generată de corpul uman sau de orice dispozitiv nu se acumulează într-un singur loc, ci este distribuită uniform în întregul volum.
Orez. 11. Schema de răcire a aerului din cabina navei spațiale.
Practica a arătat că într-o navă spațială se generează întotdeauna mai multă căldură decât este radiată în spațiul înconjurător prin pereți. Prin urmare, este recomandabil să instalați în el baterii prin care trebuie pompat lichid rece. Aerul din cabină antrenat de un ventilator va degaja căldură acestui lichid (vezi Fig. 11), în timpul răcirii. În funcție de temperatura lichidului din calorifer, precum și de dimensiunea acestuia, se poate elimina mai mult sau mai puțină căldură și astfel se menține temperatura din interiorul cabinei navei la nivelul necesar. Radiatorul, care răcește aerul, servește, de asemenea, unui alt scop. Știți că atunci când respiră, o persoană expiră în atmosfera înconjurătoare un gaz care conține semnificativ mai puțin oxigen decât aerul, dar mai mult dioxid de carbon și vapori de apă. Dacă vaporii de apă nu sunt îndepărtați din atmosferă, se vor acumula în ea până când apare o stare de saturație. Aburul saturat se va condensa pe toate instrumentele, pe pereții navei și totul va deveni umed. Desigur, este dăunător pentru o persoană să trăiască și să lucreze în astfel de condiții mult timp și nu toate dispozitivele pot funcționa normal la o astfel de umiditate.
Radiatoarele despre care am vorbit ajută la eliminarea excesului de vapori de apă din atmosfera cabinei navei spațiale. Ai observat ce se întâmplă cu un obiect rece adus de pe stradă într-o cameră caldă iarna? Este imediat acoperit cu picături mici de apă. De unde au venit? Din aer. Aerul conține întotdeauna o anumită cantitate de vapori de apă. La temperatura camerei (+20°C), 1 m³ de aer poate conține până la 17 g de umiditate sub formă de vapori Pe măsură ce temperatura aerului crește, crește și posibilul conținut de umiditate și invers: cu scăderea temperaturii , este posibil să existe mai puțini vapori de apă în aer. Acesta este motivul pentru care umezeala cade pe obiectele reci aduse într-o cameră caldă sub formă de rouă.
Într-o navă spațială, obiectul rece este un radiator prin care este pompat lichid rece. De îndată ce prea mulți vapori de apă se acumulează în aerul din cabină, din aerul de spălat tuburile radiatorului se condensează pe ele sub formă de rouă. Astfel, radiatorul servește nu numai ca mijloc de răcire a aerului, ci în același timp este un dezumidificator de aer. Deoarece radiatorul îndeplinește două sarcini simultan - răcește și usucă aerul, se numește uscător cu frigider.
Deci, pentru a menține temperatura normală și umiditatea aerului în cabina navei spațiale, este necesar să existe în sistemul de control termic un lichid care trebuie răcit continuu, altfel nu își va putea îndeplini rolul de a elimina excesul de căldură din cabina navei spațiale. Cum se răcește lichidul? Răcirea lichidului nu este, desigur, o problemă dacă aveți un frigider electric obișnuit. Dar frigiderele electrice nu sunt instalate pe navele spațiale și nu sunt necesare acolo. Spațiul exterior diferă de condițiile pământești prin faptul că are atât căldură, cât și frig în același timp. Se dovedește că pentru a răci lichidul, cu ajutorul căruia temperatura și umiditatea aerului din interiorul cabinei sunt menținute la un anumit nivel, este suficient să-l așezi în spațiul exterior pentru o perioadă, dar astfel încât este la umbra.
Sistemul de control termic, pe lângă ventilatoarele care conduc aerul, include și pompe. Sarcina lor este de a pompa lichid de la un radiator situat în interiorul cabinei la un radiator instalat pe exteriorul carcasei navei spațiale, adică în spațiul cosmic. Aceste două radiatoare sunt conectate între ele prin conducte, care conțin supape și senzori care măsoară temperatura lichidului la intrarea și la ieșirea radiatoarelor. În funcție de citirile acestor senzori, viteza de pompare a lichidului de la un radiator la altul este reglată, adică cantitatea de căldură îndepărtată din cabina navei.
Ce proprietăți ar trebui să aibă un lichid utilizat într-un sistem de control al temperaturii? Deoarece unul dintre radiatoare este situat în spațiul cosmic, unde sunt posibile temperaturi foarte scăzute, una dintre cerințele principale pentru lichid este o temperatură scăzută de solidificare. Într-adevăr, dacă lichidul din radiatorul extern îngheață, sistemul de control al temperaturii va eșua.
Menținerea temperaturii în interiorul unei nave spațiale la un nivel care să mențină performanța umană este o sarcină foarte importantă. O persoană nu poate trăi și lucra nici în frig, nici în căldură. Poate o persoană să existe fără aer? Desigur că nu. Și o astfel de întrebare nu se ridică niciodată în fața noastră, deoarece aerul este peste tot pe Pământ. Aerul umple și cabina navei spațiale. Există o diferență în a oferi unei persoane aer pe Pământ și în cabina unei nave spațiale? Spațiul aerian de pe Pământ are un volum mare. Indiferent cât de mult respiram, indiferent cât de mult oxigen consumăm pentru alte nevoi, conținutul său în aer practic nu se modifică.
Situația în cabina navei spațiale este diferită. În primul rând, volumul de aer din acesta este foarte mic și, în plus, nu există un regulator natural al compoziției atmosferei, deoarece nu există plante care să absoarbă dioxid de carbon și să elibereze oxigen. Prin urmare, foarte curând oamenii din cabina navei spațiale vor începe să simtă o lipsă de oxigen pentru a respira. O persoană se simte normală dacă atmosfera conține cel puțin 19% oxigen. Cu mai puțin oxigen, respirația devine dificilă. Într-o navă spațială, există un volum liber = 1,5 - 2,0 m³ per membru al echipajului. Calculele arată că după 1,5 - 1,6 ore aerul din cabină devine nepotrivit pentru respirația normală.
În consecință, nava spațială trebuie să fie echipată cu un sistem care să-și alimenteze atmosfera cu oxigen. De unde iei oxigen? Desigur, puteți stoca oxigenul la bordul unei nave sub formă de gaz comprimat în butelii speciale. Dacă este necesar, gazul din butelie poate fi eliberat în cabină. Dar acest tip de stocare a oxigenului este de puțin folos pentru nave spațiale. Cert este că cilindrii metalici, în care gazul este sub presiune ridicată, cântăresc mult. Prin urmare, această metodă simplă de stocare a oxigenului pe nave spațiale nu este utilizată. Dar oxigenul gazos poate fi transformat în lichid. Densitatea oxigenului lichid este de aproape 1000 de ori mai mare decât densitatea oxigenului gazos, drept urmare va fi necesar un recipient mult mai mic pentru a-l stoca (de aceeași masă). În plus, oxigenul lichid poate fi stocat sub presiune ușoară. În consecință, pereții vasului pot fi subțiri.
Cu toate acestea, utilizarea oxigenului lichid la bordul unei nave ridică unele dificultăți. Este foarte ușor să introduci oxigen în atmosfera unei cabine de nave spațiale dacă este în stare gazoasă, dar mai dificil dacă este lichid. Lichidul trebuie mai întâi transformat în gaz, iar pentru aceasta trebuie încălzit. Încălzirea oxigenului este, de asemenea, necesară deoarece vaporii săi pot avea o temperatură apropiată de punctul de fierbere al oxigenului, adică - 183°C. Un astfel de oxigen rece nu poate fi lăsat în cabină, este, desigur, imposibil să respire cu el. Ar trebui să fie încălzit la cel puțin 15 - 18 ° C.
Pentru gazeificarea oxigenului lichid și încălzirea vaporilor, vor fi necesare dispozitive speciale, care vor complica sistemul de alimentare cu oxigen. De asemenea, trebuie să ne amintim că în procesul de respirație o persoană nu numai că consumă oxigen în aer, dar în același timp eliberează dioxid de carbon. O persoană emite aproximativ 20 de litri de dioxid de carbon pe oră. Dioxidul de carbon, după cum se știe, nu este o substanță toxică, dar este dificil pentru o persoană să respire aer care conține mai mult de 1 - 2% dioxid de carbon.
Pentru a face aerul dintr-o cabină de navă spațială respirabil, este necesar nu numai să adăugați oxigen la acesta, ci și să eliminați simultan dioxidul de carbon din acesta. În acest scop, ar fi convenabil să existe la bordul navei spațiale o substanță care eliberează oxigen și în același timp absoarbe dioxidul de carbon din aer. Astfel de substanțe există. Știți că un oxid de metal este un compus de oxigen cu un metal. Rugina, de exemplu, este oxid de fier. Alte metale, inclusiv cele alcaline (sodiu, potasiu), se oxidează.
Metalele alcaline, atunci când sunt combinate cu oxigen, formează nu numai oxizi, ci și așa-numiții peroxizi și superoxizi. Peroxizii și superoxizii metalelor alcaline conțin mult mai mult oxigen decât oxizii. Formula oxidului de sodiu este Na₂O, iar formula superoxidului este NaO₂. Când este expus la umiditate, superoxidul de sodiu se descompune cu eliberarea de oxigen pur și formarea de alcali: 4NaO₂ + 2H₂O → 4NaOH + 3O₂.
Superoxizii de metale alcaline s-au dovedit a fi substanțe foarte convenabile pentru obținerea de oxigen din aceștia în condițiile navelor spațiale și pentru purificarea aerului din cabină de excesul de dioxid de carbon. La urma urmei, alcalii (NaOH), care se eliberează în timpul descompunerii superoxidului de metal alcalin, se combină foarte ușor cu dioxidul de carbon. Calculele arată că pentru fiecare 20 - 25 de litri de oxigen eliberați în timpul descompunerii superoxidului de sodiu, se formează alcalii de sodă într-o cantitate suficientă pentru a lega 20 de litri de dioxid de carbon.
Legarea dioxidului de carbon cu alcalii constă în faptul că între ele are loc o reacție chimică: CO₂ + 2NaOH → Na₂CO + H₂O. Ca rezultat al reacției, se formează carbonat de sodiu (sodă) și apă. Relația dintre oxigen și alcali, formată în timpul descompunerii superoxizilor de metale alcaline, s-a dovedit a fi foarte favorabilă, deoarece o persoană obișnuită consumă 25 A de oxigen pe oră și emite 20 de litri de dioxid de carbon în același timp.
Superoxidul de metal alcalin se descompune atunci când interacționează cu apa. De unde să iei apă pentru asta? Se pare că nu trebuie să-ți faci griji pentru asta. Am spus deja că atunci când o persoană respiră, emite nu numai dioxid de carbon, ci și vapori de apă. Umiditatea conținută în aerul expirat este suficientă din abundență pentru a descompune cantitatea necesară de superoxid. Desigur, știm că consumul de oxigen depinde de adâncimea și frecvența respirației. Te așezi la masă și respiri calm - consumi o cantitate de oxigen. Și dacă mergi la alergat sau faci muncă fizică, respiri profund și des și, prin urmare, consumi mai mult oxigen decât cu o respirație liniștită. Membrii echipajului navelor spațiale vor consuma, de asemenea, cantități diferite de oxigen în diferite momente ale zilei. În timpul somnului și odihnei, consumul de oxigen este minim, dar atunci când se efectuează lucrări care implică mișcare, consumul de oxigen crește brusc.
Datorită oxigenului inhalat, în organism apar anumite procese oxidative. În urma acestor procese, se formează vapori de apă și dioxid de carbon. Dacă organismul consumă mai mult oxigen, înseamnă că emite mai mult dioxid de carbon și vapori de apă. În consecință, corpul, așa cum spune, menține automat conținutul de umiditate din aer într-o astfel de cantitate care este necesară pentru descompunerea cantității corespunzătoare de superoxid de metal alcalin.
Orez. 12. Schema de alimentare cu oxigen a atmosferei cabinei navei spațiale și eliminarea dioxidului de carbon.
O diagramă a purificării aerului din dioxid de carbon și a reumplerii acestuia cu oxigen este prezentată în Figura 12. Aerul din cabină este antrenat de un ventilator prin cartușe cu superoxid de sodiu sau potasiu. Aerul care iese din cartușe este deja îmbogățit cu oxigen și purificat de dioxid de carbon.
În cabină este instalat un senzor care monitorizează conținutul de oxigen din aer. Dacă senzorul arată că conținutul de oxigen din aer devine prea scăzut, se trimite un semnal către motoarele ventilatorului pentru a crește numărul de rotații, în urma căruia viteza aerului care trece prin cartușele de superoxid crește și, prin urmare, cantitatea de umiditate (care este în aer) care intră în cartuş în acelaşi timp. Mai multă umiditate înseamnă că se produce mai mult oxigen. Dacă aerul din cabină conține mai mult oxigen decât în mod normal, atunci senzorii trimit un semnal către motoarele ventilatorului pentru a reduce viteza.
Dragi participanți la expediție! Începem cu tine cel de-al treilea zbor al programului Star Trek Masters. Echipajul este pregătit. Am învățat deja multe despre cerul înstelat. Și acum - cel mai important lucru. Cum vom explora spațiul cosmic? Întrebați-vă prietenii: ce zboară oamenii în spațiu? Mulți vor răspunde probabil - pe o rachetă! Dar asta nu este adevărat. Să ne uităm la această problemă.
Ce este o rachetă?
Acesta este o petardă, un tip de armă militară și, desigur, un dispozitiv care zboară în spațiu. Numai în astronautică se numește vehicul de lansare . (Uneori numit incorect vehicul de lansare, pentru că nu poartă o rachetă, ci racheta în sine lansează dispozitive spațiale pe orbită).
Lansați vehiculul- un dispozitiv care funcționează pe principiul propulsiei cu reacție și conceput pentru a lansa nave spațiale, sateliți, stații orbitale și alte sarcini utile în spațiul cosmic. Astăzi, acesta este singurul vehicul cunoscut științei care poate lansa o navă spațială pe orbită.
Acesta este cel mai puternic vehicul de lansare rusesc Proton-M.
Pentru a intra pe orbita joasă a Pământului, este necesar să depășim forța gravitației, adică gravitația Pământului. Este foarte mare, așa că racheta trebuie să se miște cu viteză foarte mare. O rachetă are nevoie de mult combustibil. Puteți vedea mai jos câteva rezervoare de combustibil din prima etapă. Când rămân fără combustibil, prima etapă se separă și cade (în ocean), nemaifiind astfel servind drept balast pentru rachetă. Același lucru se întâmplă cu a doua și a treia etapă. Ca urmare, doar nava spațială în sine, situată în prova rachetei, este lansată pe orbită.
Nave spațiale.
Deci, știm deja că pentru a depăși gravitația și a lansa o navă spațială pe orbită, avem nevoie de un vehicul de lansare. Ce tipuri de nave spațiale există?
Satelitul Pământului artificial (satelit) - o navă spațială care orbitează Pământul. Folosit pentru cercetare, experimente, comunicații, telecomunicații și alte scopuri.
Iată-l, primul satelit artificial din lume, lansat în Uniunea Sovietică în 1957. Destul de mic, nu?
În prezent, peste 40 de țări își lansează sateliții.
Este primul satelit francez, lansat în 1965. L-au numit Asterix.
Nave spațiale- folosit pentru a livra marfă și oameni pe orbita Pământului și le returnează. Există automate și cu echipaj.
Aceasta este nava noastră spațială rusă de ultimă generație Soyuz TMA-M. Acum este în spațiu. A fost lansat pe orbită de vehiculul de lansare Soyuz-FG.
Oamenii de știință americani au dezvoltat un alt sistem pentru lansarea oamenilor și a mărfurilor în spațiu.
Sistem de transport spațial, mai bine cunoscut ca Naveta spatiala(din engleza Spaţiunaveta - naveta spatiala) - Navă spațială americană de transport reutilizabilă. Naveta este lansată în spațiu folosind vehicule de lansare, manevrează pe orbită ca o navă spațială și se întoarce pe Pământ ca un avion. Naveta spațială Discovery a efectuat cele mai multe zboruri.
Și aceasta este lansarea navetei Endeavour. Endeavour a făcut primul zbor în 1992. Shuttle Endeavour este planificat să finalizeze programul navetei spațiale. Lansarea ultimei sale misiuni este programată pentru februarie 2011.
A treia țară care a reușit să intre în spațiu este China.
Nava spațială chineză Shenzhou („Barca magică”). Ca design și aspect, seamănă cu Soyuz și a fost dezvoltat cu ajutorul Rusiei, dar nu este o copie exactă a Rusiei Soyuz.
Unde merg navele spațiale? Catre stele? Nu încă. Pot zbura în jurul Pământului, pot ajunge pe Lună sau pot andoca cu o stație spațială.
Statia Spatiala Internationala (ISS) - stație orbitală cu echipaj, complex de cercetare spațială. ISS este un proiect internațional comun care implică șaisprezece țări (în ordine alfabetică): Belgia, Brazilia, Marea Britanie, Germania, Danemarca, Spania, Italia, Canada, Țările de Jos, Norvegia, Rusia, SUA, Franța, Elveția, Suedia, Japonia.
Stația este asamblată din module direct pe orbită. Modulele sunt părți separate, livrate treptat de navele de transport. Energia vine de la panouri solare.
Dar este important nu numai să scape de gravitația pământului și să ajungă în spațiu. Astronautul încă trebuie să se întoarcă în siguranță pe Pământ. În acest scop se folosesc vehicule de coborâre.
Landers- folosit pentru a livra oameni și materiale de pe orbită în jurul unei planete sau traiectorie interplanetară la suprafața unei planete.
Coborârea vehiculului de coborâre cu parașuta este etapa finală a călătoriei în spațiu la întoarcerea pe Pământ. Parașuta este folosită pentru a atenua aterizarea și frânarea sateliților artificiali și a navelor spațiale cu un echipaj.
Acesta este vehiculul de coborâre al lui Yuri Gagarin, primul om care a zburat în spațiu pe 12 aprilie 1961. În onoarea a 50 de ani de la acest eveniment, 2011 a fost desemnat Anul Cosmonauticii.
Poate o persoană să zboare pe o altă planetă? Nu încă. Singurul corp ceresc pe care oamenii au reușit să aterizeze este satelitul Pământului, Luna.
În 1969, astronauții americani au aterizat pe Lună. Nava spațială cu echipaj uman Apollo 11 i-a ajutat să zboare. Pe orbita Lunii, modulul lunar s-a dezamorsat de pe navă și a aterizat la suprafață. După ce au petrecut 21 de ore la suprafață, astronauții s-au îndreptat înapoi pe modulul de decolare. Și partea de aterizare a rămas pe suprafața Lunii. Afară era un semn cu o hartă a emisferelor Pământului și cuvintele „Aici oamenii de pe planeta Pământ au pus piciorul pentru prima dată pe Lună. iulie 1969 d.Hr. Venim în pace în numele întregii omeniri”. Ce cuvinte bune!
Dar cum rămâne cu explorarea altor planete? Este posibil? Da. Pentru asta există roverele planetare.
Planet rover- complexe automate de laborator sau vehicule pentru deplasarea pe suprafața planetei și a altor corpuri cerești.
Primul rover planetar din lume „Luna-1” a fost lansat și livrat la suprafața Lunii pe 17 noiembrie 1970 de către stația interplanetară sovietică „Luna-17” și a lucrat la suprafața sa până la 29 septembrie 1971 (în această zi, ultima sesiune de comunicare reușită cu dispozitivul a fost efectuată) .
Lunokhod "Luna-1". A lucrat pe Lună aproape un an, după care a rămas pe suprafața Lunii. DAR... În 2007, oamenii de știință care au efectuat sondarea cu laser a Lunii NU au DEscoperit-o acolo! Ce s-a intamplat cu el? A lovit un meteorit? Sau?...
Câte mistere mai ascunde spațiul? Câți sunt conectați cu planeta cea mai apropiată de noi - Marte! Și acum oamenii de știință americani au reușit să trimită două rover-uri pe această planetă roșie.
Au fost multe probleme cu lansarea roverelor pe Marte. Până s-au gândit să le dea propriile nume. În 2003, Statele Unite au organizat o adevărată competiție de denumire pentru noile rover-uri pe Marte. Câștigătoarea a fost o fetiță de 9 ani, orfană din Siberia care a fost adoptată de o familie americană. Ea a sugerat să le numească Spirit și Oportunitate. Aceste nume au fost alese dintre alte 10 mii.
Pe 3 ianuarie 2011 s-au marcat șapte ani de când roverul Spirit (foto de mai sus) a început să lucreze pe suprafața lui Marte. Spiritul a rămas blocat în nisip în aprilie 2009 și nu a mai fost în contact cu Pământul din martie 2010. În prezent, nu se știe dacă acest rover este încă în viață.
Între timp, geamănul său, Opportunity, explorează în prezent craterul cu diametrul de 90 de metri.
Și acest rover tocmai se pregătește pentru lansare.
Acesta este un întreg laborator științific marțian care se pregătește să fie trimis pe Marte în 2011. Va fi de câteva ori mai mare și mai greu decât roverele gemene existente pe Marte.
Și, în sfârșit, să vorbim despre navele stelare. Există ele în realitate sau este doar fantezie? Exista!
Nava stelară- o nava spatiala (nava spatiala) capabila sa se deplaseze intre sisteme stelare sau chiar galaxii.
Pentru ca o navă spațială să devină o navă, este suficient ca ea să atingă a treia viteză de evacuare. În prezent, navele de acest tip sunt navele spațiale Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 și Voyager 2 care au părăsit sistemul solar.
Acest " Pionier-10„(SUA) - o navă spațială fără pilot concepută în principal pentru a studia Jupiter. A fost primul aparat care a zburat pe lângă Jupiter și l-a fotografiat din spațiu. Dispozitivul geamăn Pioneer 11 a explorat și Saturn.
A fost lansat pe 2 martie 1972. În 1983, a trecut de orbita lui Pluto și a devenit prima navă spațială lansată de pe Pământ care a părăsit sistemul solar.
Cu toate acestea, fenomene misterioase au început să apară în afara sistemului solar cu Pioneer 10. O forță de origine necunoscută a început să-l încetinească. Ultimul semnal de la Pioneer 10 a fost primit pe 23 ianuarie 2003. S-a raportat că se îndrepta spre Aldebaran. Dacă nu i se întâmplă nimic pe parcurs, va ajunge în vecinătatea stelei peste 2 milioane de ani. Un zbor atât de lung... La bordul dispozitivului este fixată o placă de aur, unde locația Pământului este indicată pentru extratereștri și sunt înregistrate și o serie de imagini și sunete.
Turism spatial
Desigur, mulți oameni vor să meargă în spațiu, să vadă Pământul de sus, cerul înstelat este mult mai aproape... Doar astronauții pot merge acolo? Nu numai. Turismul spațial se dezvoltă cu succes de câțiva ani.
În prezent, singura destinație turistică spațială utilizată este Stația Spațială Internațională (ISS). Zborurile sunt efectuate cu ajutorul navei spațiale rusești Soyuz. Deja 7 turiști spațiali și-au încheiat cu succes călătoria, petrecând câteva zile în spațiu. Ultima a fost Guy Laliberte- fondator și director al companiei Cirque du Soleil (Circul Soarelui). Adevărat, o călătorie în spațiu este foarte scumpă, de la 20 la 40 de milioane de dolari.
Există o altă opțiune. Mai exact, va fi în curând.
Nava spațială cu pilot SpaceShipTwo (este în mijloc) este ridicată de o aeronavă specială catamaran White Knight la o altitudine de 14 km, unde se dezaoculează din avion. După deconectare, propriul motor de rachetă solidă ar trebui să pornească, iar SpaceShipTwo se va ridica la o altitudine de 50 km. Aici motoarele vor fi oprite, iar dispozitivul se va ridica la o înălțime de 100 km prin inerție. Apoi se întoarce și începe să cadă pe Pământ, la o altitudine de 20 km aripile dispozitivului iau poziția de alunecare, iar SpaceShipTwo aterizează.
Acesta va fi în spațiul cosmic doar 6 minute, iar pasagerii săi (6 persoane) vor putea experimenta toate deliciile imponderabilității și vor putea admira priveliștea de la ferestre.
Adevărat, aceste 6 minute nu vor fi nici ieftine - 200 de mii de dolari. Dar pilotul care a luat zborul de probă spune că merită. Biletele sunt deja în vânzare!
În lumea fanteziei
Așadar, ne-am familiarizat foarte pe scurt cu principalele nave spațiale care există astăzi. În concluzie, să vorbim despre acele dispozitive a căror existență știința nu a confirmat-o încă. Redacția ziarelor, televiziunea și internetul primesc adesea astfel de fotografii cu obiecte zburătoare care vizitează Pământul nostru.
Ce este asta? O farfurie zburătoare de origine extraterestră, minunile graficii pe computer și altceva? Încă nu știm. Dar cu siguranță vei afla!
Zborurile către stele au atras întotdeauna atenția scriitorilor, regizorilor și scenariștilor de science fiction.
Așa arată nava spațială Pepelats în filmul lui G. Danelia „Kin-dza-dza”.
În argoul specialiștilor în rachete și tehnologie spațială, cuvântul „pepelats” a ajuns să desemneze cu umor un vehicul de lansare verticală și de aterizare cu o singură etapă, precum și modele ridicole și exotice de nave spațiale și vehicule de lansare.
Cu toate acestea, ceea ce pare a fi science fiction astăzi poate deveni în curând realitate. Încă râdem de filmul nostru preferat, iar o companie privată americană a decis să dea viață acestor idei.
Acest „pepelats” a apărut la zece ani după film și a zburat de fapt, deși sub numele „Roton”.
Unul dintre cele mai cunoscute filme științifico-fantastice străine este Star Trek, o epopee a filmului cu multe părți, creat de Jim Roddenberry. Acolo, o echipă de exploratori spațiali pornește într-un zbor între galaxii pe nava spațială Enterprise.
Mai multe nave spațiale din viața reală au fost numite după legendara Enterprise.
Starship Voyager. Mai avansat, continuând misiunea de explorare a Enterprise.
Material de pe Wikipedia, www.cosmoworld.ru, din fluxuri de știri.
După cum puteți vedea, realitatea și ficțiunea nu sunt atât de departe una de cealaltă. În acest zbor va trebui să vă creați propria navă spațială. Poți alege orice tip de dispozitive existente: vehicul de lansare, satelit, navă spațială, stație spațială, rover planetar etc. Sau poți înfățișa o navă din lumea science-fiction.
Alte subiecte din acest zbor:
- Excursie virtuală „Nava spațială”
- Tema 1. Proiectarea navelor spațiale
- Subiectul 2. Înfățișarea navelor spațiale
Într-un orășel, pierdut în regiunea deșertică din California, un amator singuratic necunoscut încearcă să concureze cu miliardari și corporații de renume mondial pentru dreptul de a construi nave spațiale pentru a trimite mărfuri pe orbita joasă a Pământului. Nu are suficient ajutor și resurse insuficiente. Dar, în ciuda tuturor dificultăților, el își va duce munca până la capăt.
Joe Pappalardo
Dave Masten se uită cu atenție la ecranul computerului său. Degetul îi trecu peste butonul mouse-ului pentru o clipă. Dave știe că este pe cale să deschidă o scrisoare de la DARPA, iar această scrisoare îi va schimba viața, indiferent de ce spune. Fie va primi finanțare, fie va fi forțat să renunțe la visul său pentru totdeauna.
Două știri
Acesta este un adevărat punct de cotitură - pentru că în joc este chestiunea participării la programul XS-1, finanțat de DARPA, al cărui scop este de a construi un avion spațial reutilizabil fără pilot, care să reziste la zece lansări în zece zile, să accelereze la viteze în exces de 10 Mach și, cu ajutorul unei etape suplimentare, livrați la o orbită joasă a Pământului, cântărind mai mult de 1,5 tone. În plus, costul fiecărei lansări nu ar trebui să depășească 5 milioane de dolari Dave Masten - un etern străin, un refugiat din Silicon Valley, un antreprenor izolat în industria spațială - nu a fost niciodată atât de aproape de a crea un sistem spațial cu drepturi depline, ca de data aceasta. Dacă compania sa devine unul dintre cei trei participanți la proiectul XS-1, Dave va primi imediat un grant de 3 milioane de dolari și injecții financiare suplimentare anul viitor. Iar costul viitorului contract poate depăși 140 de milioane de dolari!
În caz de refuz, compania lui Dave va rămâne o companie mică necunoscută, ducând la o existență mizerabilă și prețuind visul fragil de a construi nave spațiale orbitale. Dar și mai rău, o ocazie rară de a aduce la viață viziunea lui Masten va fi ratată. Programele guvernamentale de zboruri spațiale au favorizat istoric (de fapt, a fost o cerință) nave spațiale care necesită un aerodrom sau o parașută uriașă pentru a ateriza. Masten a propus crearea unei rachete cu decolare verticală și aterizare verticală - una care nu ar necesita nici o bandă de aterizare, nici o parașută la întoarcerea pe Pământ. Programul XS-1 a prezentat o șansă bună de a implementa această idee, dar dacă norocul se termină brusc și altcineva are șansa de a participa, cine știe dacă guvernul va deschide noi surse de finanțare în viitor.
Deci, un e-mail, două căi complet diferite, dintre care una duce direct în spațiu. Masten dă clic pe mouse și începe să citească - încet, adâncind în fiecare cuvânt. Când termină, se întoarce către inginerii adunați în spatele lui și, cu fața dreaptă, anunță: „Am două vești - bune și rele. Vestea bună este că am fost selectați pentru XS-1! Vestea proastă este că am fost selectați să participăm la XS-1.”
Aglomerație în portul spațial
Zona din nordul deșertului Mojave seamănă mai degrabă cu ceva dintr-un film de dezastru: benzinăriile abandonate acoperite de graffiti și drumurile sparte presărate cu cadavrele animalelor doborâte nu fac decât să întărească această impresie. Munți care se etalează în depărtare la orizont, căldura necruțătoare a soarelui și un cer albastru fără nori aparent nesfârșit.
Cu toate acestea, acest gol deconcertant este înșelător: în vestul Statelor Unite se află baza Edwards Air Force (R-2508), principalul loc de testare din țară. 50.000 de kilometri pătrați de spațiu aerian închis sunt traversați în mod constant de avioane de luptă. Aici, în urmă cu 68 de ani, Chuck Yeager a devenit primul pilot care a depășit viteza sunetului în zborul orizontal controlat.
Interdicția asupra aeronavelor de pasageri și private nu se aplică, totuși, rezidenților portului aerospațial Mojave din apropiere, care în 2004 a devenit primul port spațial comercial al țării. Masten s-a mutat aici în același an, imediat după ce pornirea în care lucra ca inginer software a fost achiziționată de gigantul de comunicații Cisco Systems. Dintre cele mai multe clădiri libere care i s-a oferit lui Dave când s-a mutat, el a ales o cazarmă abandonată, construită în anii 1940. Clădirea avea nevoie de reparații serioase: acoperișul curgea, iar pereții și colțurile erau împodobite gros cu pânze de păianjen. Pentru Dave, acest loc s-a dovedit a fi ideal: datorită tavanelor înalte de șase metri, putea să încapă toate aeronavele pe care el și cei trei angajați ai săi le construiau la acea vreme. Un alt avantaj a fost capacitatea de a „pune” mai multe site-uri de lansare și de a efectua lansări de test de la acestea.
De câțiva ani, existența Masten Space Systems a fost cunoscută doar de câțiva specialiști în tehnologie spațială și de câțiva rezidenți din porturi spațiale, inclusiv de giganți consacrați din industrie precum Scaled Composites, care a pus bazele investițiilor private în spațiu, Virgin Galactic de Richard Branson și Vulcan Stratolaunch. Sisteme Paul Allen. Hangarele lor spațioase sunt literalmente pline de echipamente sofisticate care costă mai mult decât întregul MSS combinat. Cu toate acestea, o astfel de competiție nu a împiedicat creația lui Masten să câștige 1 milion de dolari în 2009 într-o competiție organizată de NASA pentru construirea unui modul de aterizare lunară. După aceea, oamenii au început să vorbească brusc despre companie, iar Dave a început să primească comenzi - pe lângă NASA, rachetele sale au început să fie populare la universitățile celebre din țară și chiar în Ministerul Apărării - pentru efectuarea de experimente științifice la mare altitudine. și cercetare.
Machetă computerizată a navei spațiale XS-1 VTOL proiectată de Masten Space Systems
După includerea oficială în programul XS-1, autoritatea MSS a devenit și mai puternică - în competiție cu Boeing Corporation și marea companie militar-industrială Northrop Grumman, Masten arăta foarte respectabil. Pe lângă acești giganți din industrie, printr-un parteneriat cu Boeing, Blue Origin, o companie aerospațială privată deținută de Jeff Bezos, este implicată în proiect, precum și deja menționatele Scaled Composites și Virgin Galactic, colaborând cu Northrop Grumman. MSS însăși a decis să își unească forțele cu o altă companie mică din Mojave - XCOR Aerospace. Așadar, în cursa pentru a crea un camion spațial reutilizabil, Dave a trebuit să se ciocnească cu cele mai venerabile și bine dotate corporații. Au mai rămas doar treisprezece luni până la următoarea etapă - evaluarea rezultatelor intermediare și luarea unei decizii privind finanțarea ulterioară.
Mai bine decât Boeing
Clădirea MSS este în aceeași stare ca atunci când Masten a preluat-o. Acoperișul încă curge și te poți împiedica accidental de un păianjen otrăvitor. Cutiile cu unelte sunt plasate în jurul perimetrului. În afară de bannere cu numele companiei, o tablă acoperită cu ecuații și un steag american, nu este nimic pe pereți. Centrul hangarului este ocupat de racheta Xaero-B se sprijină pe patru picioare metalice, deasupra cărora se află două rezervoare sferice volumetrice. Unul dintre ele este umplut cu alcool izopropilic, celălalt este umplut cu oxigen lichid. Puțin mai sus în cerc există rezervoare suplimentare de heliu. Sunt necesare pentru funcționarea motoarelor sistemului de control cu reacție, concepute pentru a controla poziția spațială a navei. Motorul din partea de jos a rachetei este montat într-un cardan pentru a oferi controlabil acestei structuri ciudate asemănătoare insectelor.
Mai mulți angajați sunt ocupați să pregătească Xaero-B pentru un experiment comun cu Universitatea din Colorado (Boulder, SUA), în care este planificat să testeze dacă nava poate comunica cu telescoape de la sol și să participe la căutarea exoplanetelor.
Firma lui Masten atrage un anumit tip de inginer mecanic, un adevărat fan al meșteșugului lor. „Am făcut un stagiu la Boeing în departamentul de motoare pentru 777”, spune inginerul Kyle Nyberg, în vârstă de 26 de ani. — Boeing este o companie foarte bună. Dar, să fiu sincer, nu-mi place să stau într-un birou toată ziua. Mi-am imaginat că următorii 40 de ani din viața mea vor merge așa și m-am speriat foarte tare. Într-o companie privată mică precum MSS, inginerii pot experimenta întreaga gamă de emoții atunci când își aduc ideile la viață, de la euforie până la dezamăgire totală. Rar vezi așa ceva.”
Alimentare la punctul Lagrange
Obiectivul principal al lui Masten a fost întotdeauna să creeze o rachetă concepută pentru a transporta marfă, nu astronauți, un fel de cal de bătaie. Astfel de nave vor fi cu siguranță necesare, de exemplu, pentru a transporta oxigen și hidrogen de pe suprafața lunară la o benzinărie, care va fi amplasată într-o zi într-unul dintre punctele Lagrange dintre Pământ și Lună. De aceea, Masten încorporează principiul decolării și aterizării verticale în proiectele sale. „Aceasta este singura metodă pe care o cunosc, care va funcționa pe suprafața oricărui corp solid din sistemul solar”, explică el. „Nu poți ateriza un avion sau o navetă pe Lună!”
În plus, decolarea și aterizarea verticală facilitează reutilizarea navei spațiale. Unele rachete Masten au finalizat deja câteva sute de zboruri pregătirea pentru o relansare nu durează mai mult de o zi. Conform termenilor programului XS-1, zece lansări trebuie efectuate în zece zile - aceasta este o practică obișnuită pentru MSS. Aici Dave a fost cu mult înaintea concurenților săi, care nu au reușit încă să facă asta nici măcar o dată.
Modestia și munca grea
Deci, DARPA a anunțat că toți cei trei participanți la programul XS-1 au fost admiși în Faza 1B, pentru care fiecare companie va primi încă 6 milioane de dolari. Sarcinile principale ale Fazei 1 au fost lucrările de proiectare și pregătirea infrastructurii - cu alte cuvinte, așa a fost necesar pentru a demonstra că firma va putea lucra în XS-1. În Faza 1B, participanții trebuie să treacă la probe, să colecteze date relevante și să continue să perfecționeze designul pentru a arăta cum plănuiesc să atingă obiectivul final. Rezultatele fazei 1B sunt programate vara viitoare, primul zbor pe orbită al lui XS-1 fiind programat pentru 2018.
Indiferent de rezultatul acestei competiții, chiar faptul că Dave a reușit să ajungă atât de departe ar putea revoluționa industria proiectelor spațiale private. „Acesta este un schimbător de jocuri”, a spus Hannah Kerner, director executiv al Fundației Space Frontier și fost inginer NASA. „DARPA nu numai că a oferit companiilor private oportunitatea de a participa la programul spațial guvernamental, dar a recunoscut și noile companii mici emergente ca potențiali jucători serioși.” Chiar dacă uitați pentru un moment despre participarea la XS-1, MSS este încă dificil să numiți o companie externă. În august, a deschis un nou birou la Cape Canaveral, un centru spațial din Florida care a devenit recent un hub pentru lansări spațiale comerciale. Biroul SpaceX este situat în același centru de afaceri, situat lângă Centrul Spațial Kennedy.
În ciuda acestui fapt, MSS este încă lipsit de oameni și resurse și este încă un grup de ingineri romantici care forează, ciocanesc și lipează în hangarul lor de lângă marile companii bogate. Și începi involuntar să le înrădăcini - vrei ca ei să reușească.
„Cred că cu siguranță vom concura cu concurenții noștri”, este tot ce a spus Masten când a fost întrebat despre șansele de succes ale lui XS-1. Nu vede niciun rost să promită munți de aur, deși acest lucru a devenit deja un obicei pentru mulți dintre colegii săi. Mulți oameni obțin succes pentru că știu să vorbească frumos. Dave nu este unul dintre ei - este calm, muncitor, modest, dar la fel ca rivalii săi, este pasionat să-și realizeze ideile.
Este atât de ușor să pui o persoană într-un borcan sau despre designul unei nave spațiale cu echipaj 3 ianuarie 2017
Nava spatiala. Cu siguranță mulți dintre voi, auzind această frază, vă imaginați ceva imens, complex și dens populat, un întreg oraș în spațiu. Așa mi-am imaginat cândva nave spațiale și numeroase filme și cărți științifico-fantastice contribuie activ la acest lucru.
Probabil că este bine că realizatorii de film sunt limitați doar de imaginația lor, spre deosebire de designerii de tehnologie spațială. Cel puțin în filme ne putem bucura de volumele gigantice, sute de compartimente și mii de membri ai echipajului...
Dimensiunea unei nave spațiale adevărate nu este deloc impresionantă:
Fotografia prezintă nava spațială sovietică Soyuz-19, luată de astronauții americani de pe nava spațială Apollo. Se vede ca nava este destul de mica, iar in conditiile in care volumul locuibil nu ocupa toata nava, este evident ca acolo trebuie sa fie destul de inghesuit.
Acest lucru nu este surprinzător: dimensiunile mari înseamnă masă mare, iar masa este inamicul numărul unu în astronautică. Prin urmare, designerii de nave spațiale încearcă să le facă cât mai ușoare, adesea în detrimentul confortului echipajului. Observați cât de înghesuită este nava Soyuz:
Navele americane în acest sens nu sunt deosebit de diferite de cele rusești. De exemplu, iată o fotografie a lui Ed White și Jim McDivitt în nava spațială Gemini.
Doar echipajele navetei spațiale se puteau lăuda cu orice libertate de mișcare. Aveau la dispoziție două compartimente relativ spațioase.
Puntea de zbor (de fapt cabina de control):
Puntea din mijloc (acesta este un compartiment de zi cu locuri de dormit, o toaletă, o cameră de depozitare și un ecluză):
Nava sovietică Buran, similară ca mărime și aspect, din păcate, nu a zburat niciodată în modul cu echipaj, la fel ca TKS, care are încă un volum locuibil record printre toate navele proiectate vreodată.
Dar volumul locuibil este departe de a fi singura cerință pentru o navă spațială. Am auzit afirmații ca acestea: „Au pus un om într-o cutie de aluminiu și l-au trimis să se învârtească în jurul Mamei Pământ”. Această frază este, desigur, incorectă. Deci, cum este o navă spațială diferită de un simplu butoi metalic?
Și faptul că nava spațială trebuie:
- Furnizați echipajului un amestec de gaz respirabil,
- Îndepărtați dioxidul de carbon și vaporii de apă expirați de echipaj din volumul locuibil,
- Asigurarea unei temperaturi acceptabile pentru echipaj,
- să aibă un volum etanș suficient pentru viața echipajului,
- Oferă capacitatea de a controla orientarea în spațiu și (opțional) capacitatea de a efectua manevre orbitale,
- Aveți rezerve de hrană și apă necesare vieții echipajului,
- Asigurarea posibilității de întoarcere în siguranță a echipajului și a încărcăturii la sol,
- Fii cât mai ușor posibil
- Aveți un sistem de salvare în caz de urgență care vă permite să returnați echipajul la sol în caz de urgență în orice etapă a zborului,
- Fii foarte de încredere. Orice defecțiune a unui echipament nu ar trebui să ducă la anularea zborului, orice a doua defecțiune nu ar trebui să amenințe viața echipajului.
După cum puteți vedea, acesta nu mai este un simplu butoi, ci un dispozitiv tehnologic complex, umplut cu o varietate de echipamente diferite, având motoare și o alimentare cu combustibil pentru ele.
Iată un exemplu de model al navei spațiale sovietice de prima generație Vostok.
Este alcătuit dintr-o capsulă sferică sigilată și un compartiment conic pentru asamblarea instrumentelor. Aproape toate navele au acest aranjament, în care majoritatea instrumentelor sunt plasate într-un compartiment separat nepresurizat. Acest lucru este necesar pentru a economisi greutate: dacă toate instrumentele ar fi plasate într-un compartiment etanș, acest compartiment s-ar dovedi a fi destul de mare și, deoarece trebuie să mențină presiunea atmosferică în interiorul său și să reziste la sarcini mecanice și termice semnificative în timpul pătrunderii în straturile dense. a atmosferei la coborârea la sol, pereții trebuie să fie groși și durabili, ceea ce face ca întreaga structură să fie foarte grea. Iar compartimentul cu scurgeri, care se va separa de vehiculul de coborâre la întoarcerea pe pământ și va arde în atmosferă, nu are nevoie de pereți puternici și grei. Vehiculul de coborâre, fără instrumente inutile la întoarcere, se dovedește a fi mai mic și, în consecință, mai ușor. De asemenea, i se dă o formă sferică pentru a reduce masa, deoarece dintre toate corpurile geometrice de același volum, sfera are cea mai mică suprafață.
Singura navă spațială în care toate echipamentele au fost plasate într-o capsulă sigilată a fost americanul Mercury. Iată o fotografie cu el în hangar:
O singură persoană ar putea încăpea în această capsulă, și chiar și atunci cu dificultate. Dându-și seama de ineficiența unui astfel de aranjament, americanii și-au făcut următoarea serie de nave Gemini cu un instrument detașabil, cu scurgeri și un compartiment pentru componente. În fotografie, acesta este spatele navei în alb:
Apropo, acest compartiment este vopsit în alb dintr-un motiv. Cert este că pereții compartimentului sunt pătrunși de multe tuburi prin care circulă apa. Acesta este un sistem de eliminare a excesului de căldură primit de la Soare. Apa preia căldură din interiorul compartimentului locuibil și o transferă pe suprafața compartimentului instrumentelor, de unde căldura este radiată în spațiu. Pentru a face aceste calorifere mai puțin fierbinți în lumina directă a soarelui, au fost vopsite în alb.
Pe navele Vostok, radiatoarele erau amplasate pe suprafața compartimentului conic al instrumentelor și erau închise cu obloane asemănătoare cu jaluzelele. Prin deschiderea unui număr diferit de amortizoare, a fost posibilă reglarea transferului de căldură al radiatoarelor și, prin urmare, a regimului de temperatură în interiorul navei.
Pe navele Soyuz și omologii lor de marfă Progress, sistemul de îndepărtare a căldurii este similar cu Gemini. Acordați atenție culorii suprafeței compartimentului instrumentului. Desigur, alb :)
În interiorul compartimentului de instrumente există motoare principale, motoare de manevrare cu tracțiune joasă, rezerve de combustibil pentru toate aceste lucruri, baterii, surse de oxigen și apă și o parte din electronica de bord. Antenele de comunicații radio, antene de proximitate, diverși senzori de orientare și panouri solare sunt instalate de obicei în exterior.
În modulul de coborâre, care servește și ca cabina navei spațiale, există doar acele elemente care sunt necesare în timpul coborârii vehiculului în atmosferă și o aterizare moale, precum și ceea ce ar trebui să fie în acces direct la echipaj: un panou de control, o stație radio, o alimentare de urgență cu oxigen, parașute, casete cu hidroxid de litiu pentru îndepărtarea dioxidului de carbon, motoare de aterizare moale, suporturi (scaune pentru astronauți), truse de salvare de urgență în cazul aterizării într-un punct neconcepțional, și, desigur, astronauții înșiși.
Navele Soyuz au un alt compartiment - unul de uz casnic:
Conține ceea ce este necesar în timpul unui zbor lung, dar de care se poate dispensa în etapa de punere pe orbită și la aterizare: instrumente științifice, provizii alimentare, echipamente de canalizare și sanitare (toaletă), costume spațiale pentru activități extravehiculare, saci de dormit. și alte articole de uz casnic.
Există un caz cunoscut cu nava spațială Soyuz TM-5, când, pentru a economisi combustibil, compartimentul gospodăresc a fost împușcat nu după emiterea unui impuls de frânare pentru a deorbita, ci înainte. Numai că nu a existat niciun impuls de frânare: sistemul de control al atitudinii a eșuat și atunci a fost imposibil să pornești motorul. Drept urmare, astronauții au fost nevoiți să rămână pe orbită încă o zi, iar toaleta a rămas în compartimentul utilitar distrus. Este greu de transmis ce inconvenient au experimentat astronauții în aceste zile, până când în sfârșit au reușit să aterizeze în siguranță. După acest incident, am decis să renunțăm la o astfel de economie de combustibil și să filmăm compartimentul menajer împreună cu compartimentul de instrumente după frânare.
Cam atâtea greutăți au fost în „bancă”. Vom parcurge separat fiecare tip de navă spațială din URSS, SUA și China în articolele următoare. Rămâneţi aproape.
NAVE SPATIALE(KK) - navă spațială proiectată pentru zborul uman -.
Primul zbor în spațiu cu nava spațială Vostok a fost efectuat pe 12 aprilie 1961 de pilotul-cosmonautul sovietic Yu A. Gagarin. Masa navei spațiale Vostok împreună cu cosmonautul este de 4725 kg, altitudinea maximă de zbor deasupra Pământului este de 327 km. Zborul lui Iuri Gagarin a durat doar 108 minute, dar a avut o semnificație istorică: s-a dovedit că omul poate trăi și lucra în spațiu. „Ne-a chemat pe toți în spațiu”, a spus astronautul american Neil Armstrong.
Navele spațiale sunt lansate fie într-un scop independent (desfășurarea de cercetări și experimente științifice și tehnice, observarea Pământului și a fenomenelor naturale din spațiul înconjurător din spațiu, testarea și testarea de noi sisteme și echipamente), fie în scopul livrării de echipaje către stațiile orbitale. CC este creat și lansat de URSS și SUA.
În total, până la 1 ianuarie 1986, s-au efectuat 112 zboruri de diferite tipuri de nave spațiale cu echipaje: 58 de zboruri ale navelor spațiale sovietice și 54 americane. 93 de nave spațiale (58 sovietice și 35 americane) au fost folosite în aceste zboruri. Au transportat 195 de oameni în spațiu - 60 de cosmonauți sovietici și 116 americani, precum și câte un cosmonaut din Cehoslovacia, Polonia, Germania de Est, Bulgaria, Ungaria, Vietnam, Cuba, Mongolia, România, Franța și India, care au efectuat zboruri în cadrul echipaje internaționale de pe nava spațială sovietică Soyuz și pe stațiile orbitale Salyut, trei cosmonauți din Germania și câte un cosmonaut din Canada, Franța, Arabia Saudită, Țările de Jos și Mexic, care au zburat cu nava spațială reutilizabilă American Space Shuttle.
Spre deosebire de navele spațiale automate, fiecare navă spațială are trei elemente principale necesare: un compartiment presurizat cu un sistem de susținere a vieții în care echipajul trăiește și lucrează în spațiu; un vehicul de coborâre pentru a întoarce echipajul pe Pământ; sisteme de orientare, control și propulsie pentru schimbarea orbitei și părăsirea ei înainte de aterizare (ultimul element este tipic pentru mulți sateliți automati și AWS).
Sistemul de susținere a vieții creează și menține într-un compartiment ermetic condițiile necesare vieții și activității omului: un mediu gazos artificial (aer) de o anumită compoziție chimică, cu o anumită presiune, temperatură, umiditate; satisface nevoile echipajului de oxigen, hrana, apa; elimină deșeurile umane (de exemplu, absoarbe dioxidul de carbon expirat de o persoană). Pentru zborurile pe termen scurt, rezervele de oxigen pot fi stocate la bordul navei spațiale, pentru zborurile pe termen lung, oxigenul poate fi obținut, de exemplu, prin electroliza apei sau descompunerea dioxidului de carbon.
Vehiculele de coborâre pentru a returna echipajul pe Pământ folosesc sisteme de parașută pentru a reduce rata de coborâre înainte de aterizare. Vehiculele de coborâre ale navelor spațiale americane aterizează pe suprafața apei, în timp ce cele ale navelor spațiale sovietice aterizează pe suprafața solidă a pământului. Prin urmare, vehiculele de coborâre a navelor spațiale Soyuz au, în plus, motoare de aterizare moale care trag direct la suprafață și reduc drastic viteza de aterizare. Vehiculele de coborâre au, de asemenea, ecrane externe puternice de protecție împotriva căldurii, deoarece atunci când intră în straturile dense ale atmosferei la viteze mari, suprafețele lor exterioare sunt încălzite la temperaturi foarte ridicate din cauza frecării cu aerul.
Navele spațiale ale URSS: Vostok, Voskhod și Soyuz. Un rol deosebit în crearea lor îi revine academicianului S.P. Korolev. Aceste nave spațiale au efectuat zboruri remarcabile care au devenit repere în dezvoltarea astronauticii. Pe navele spațiale Vostok-3 și Vostok-4, cosmonauții A.G. Nikolaev și P.R. Popovich au efectuat un zbor de grup pentru prima dată. Nava spațială Vostok-6 a ridicat prima femeie cosmonaută V.V Tereshkova. De la sonda spațială Voskhod-2, pilotată de P.I Belyaev, cosmonautul A.A Leonov a făcut prima plimbare spațială din lume într-un costum spațial special. Prima stație orbitală experimentală pe orbita satelitului Pământului a fost creată prin andocarea navelor spațiale Soyuz-4 și Soyuz-5, pilotate de cosmonauții V. A. Shatalov și B. V. Volynov, A. S. Eliseev, E. V. Khru -nou. A. S. Eliseev și E. V. Khrunov au mers în spațiul cosmic și s-au transferat pe nava spațială Soyuz-4. Multe nave spațiale Soyuz au fost folosite pentru a transporta echipajele către stațiile orbitale Salyut.
Nava spațială „Vostok”
Nava Soyuz este cea mai avansată navă spațială cu echipaj uman creată în URSS. Acestea sunt concepute pentru a îndeplini o gamă largă de sarcini în spațiul apropiat Pământului: deservirea stațiilor orbitale, studierea impactului condițiilor de zbor spațial pe termen lung asupra corpului uman, efectuarea de experimente în interesul științei și economiei naționale, testarea noului spațiu. tehnologie. Greutatea navei spațiale Soyuz este de 6800 kg, lungimea maximă este de 7,5 m, diametrul maxim este de 2,72 m, lungimea panourilor cu panouri solare este de 8,37 m, volumul total al locuințelor este de 10 m3. Nava spațială este formată din trei compartimente: vehiculul de coborâre, compartimentul orbital și compartimentul de instrumente.
Nava spațială „Soyuz-19”.
În modulul de coborâre, echipajul se află în zona punerii navei pe orbită, atunci când controlează nava în zbor pe orbită și la întoarcerea pe Pământ. Compartimentul orbital este un laborator în care astronauții efectuează cercetări și observații științifice, fac exerciții fizice, mănâncă și se odihnesc. Acest compartiment este echipat cu locuri pentru astronauții pentru lucru, odihnă și somn. Compartimentul orbital poate fi folosit ca un bloc de aer pentru ca astronauții să meargă în spațiul cosmic. Compartimentul de instrumente găzduiește principalele echipamente de bord și sistemele de propulsie ale navei. O parte a compartimentului este sigilată. În interiorul acestuia se mențin condițiile necesare funcționării normale a sistemului de control termic, a alimentării cu energie, a echipamentelor de radiocomunicații și telemetrie, a dispozitivelor sistemului de orientare și control al mișcării. În partea nepresurizată a compartimentului este montat un sistem de propulsie cu propulsie lichidă, care este folosit pentru a manevra nava spațială pe orbită, precum și pentru a deorbita nava spațială. Este format din două motoare cu o tracțiune de 400 kg fiecare. În funcție de programul de zbor și de realimentarea sistemului de propulsie, nava spațială Soyuz poate efectua manevre la altitudini de până la 1.300 km.
Înainte de 1 ianuarie 1986, au fost lansate 54 de nave spațiale de tip Soyuz și versiunea sa îmbunătățită Soyuz T (3 dintre ele fără echipaj).
Vehiculul de lansare cu nava spațială Soyuz-15 înainte de lansare.
Nave spațiale americane: Mercury cu un singur loc (au fost lansate 6 nave spațiale), Gemini cu două locuri (10 nave spațiale), Apollo cu trei locuri (15 nave spațiale) și nave spațiale reutilizabile cu mai multe locuri create în cadrul programului Naveta Spațială. Cel mai mare succes a fost obținut de astronautica americană cu ajutorul sondei spațiale Apollo, destinată să livreze expediții pe Lună. Au fost întreprinse în total 7 astfel de expediții, dintre care 6 au avut succes. Prima expediție pe Lună a avut loc în perioada 16-24 iulie 1969 pe nava spațială Apollo 11, pilotată de un echipaj format din astronauții N. Armstrong, E. Aldrin și M. Collins. Pe 20 iulie, Armstrong și Aldrin au aterizat pe Lună în compartimentul lunar al navei, în timp ce Collins a zburat pe orbită lunară în modulul principal Apollo. Compartimentul lunar a petrecut 21 de ore și 36 de minute pe Lună, dintre care astronauții au petrecut mai mult de 2 ore direct pe suprafața lunii. Apoi s-au lansat de pe Lună în compartimentul lunar, s-au andocat cu modulul principal Apollo și, după ce au abandonat compartimentul lunar folosit, s-au îndreptat spre Pământ. Pe 24 iulie, expediția sa împroșcat în siguranță în Oceanul Pacific.
A treia expediție pe Lună s-a dovedit a fi nereușită: a avut loc un accident în drumul către Lună cu Apollo 13, iar aterizarea pe Lună a fost anulată. După ce au înconjurat satelitul nostru natural și au depășit dificultăți enorme, astronauții J. Lovell, F. Hayes și J. Suidzhert s-au întors pe Pământ.
Pe Lună, astronauții americani au efectuat observații științifice, au plasat instrumente care au funcționat după plecarea lor de pe Lună și au livrat mostre de sol lunar pe Pământ.
La începutul anilor 80. În SUA, a fost creat un nou tip de navă spațială - nava spațială reutilizabilă „Space Shuttle” („Space Shuttle”). Din punct de vedere structural, sistemul de transport spațial al navetei spațiale este o etapă orbitală - o aeronavă cu trei motoare rachete lichide (avion rachetă) - atașată la un rezervor extern de combustibil cu două propulsoare de propulsie solidă. Ca și vehiculele de lansare convenționale, Naveta Spațială se lansează pe verticală (greutatea de lansare a sistemului este de 2040 de tone). După utilizare, rezervorul de combustibil este separat și ars în atmosferă, după separare, booster-urile stropesc în Oceanul Atlantic și pot fi reutilizate.
Greutatea de lansare a etapei orbitale este de aproximativ 115 tone, inclusiv o sarcină utilă care cântărește aproximativ 30 de tone și un echipaj de 6-8 astronauți; lungimea fuselajului - 32,9 m, anvergura aripilor - 23,8 m.
După finalizarea sarcinilor în spațiu, etapa orbitală se întoarce pe Pământ, aterizează ca un avion obișnuit și poate fi reutilizată în viitor.
Scopul principal al navetei spațiale este de a efectua zboruri de navetă de-a lungul rutei „Pământ - orbită - Pământ” pentru a livra sarcini utile (sateliți, elemente ale stațiilor orbitale etc.) în diverse scopuri pe orbite relativ joase, precum și pentru a efectua diverse cercetări în spațiu și experimente. Departamentul de Apărare al SUA intenționează să folosească pe scară largă Naveta Spațială pentru militarizarea spațiului, căruia Uniunea Sovietică se opune ferm.
Primul zbor al navetei spațiale a avut loc în aprilie 1981.
Până la 1 ianuarie 1986 au avut loc 23 de zboruri ale navelor spațiale de acest tip, folosind 4 trepte orbitale Columbia, Challenger, Disc Veri și Atlantis.
În iulie 1975, un important experiment spațial internațional a fost efectuat pe orbita joasă a Pământului: nave din două țări au luat parte la un zbor comun - sovieticul Soyuz-19 și americanul Apollo. Pe orbită, navele au andocat, iar timp de două zile a existat un sistem spațial de nave spațiale din cele două țări. Semnificația acestui experiment este că problema majoră științifică și tehnică a compatibilității navelor pentru a efectua un program de zbor comun cu întâlnire și andocare, transferul reciproc de echipaje și cercetarea științifică comună a fost rezolvată.
Zborul comun al navei spațiale Soyuz-19, pilotată de cosmonauții A. A. Leonov și V. N. Kubasov, și al navei spațiale Apollo, pilotată de cosmonauții T. Stafford, V. Brand și D. Slayton, a devenit un eveniment istoric în astronautică. Acest zbor a arătat că URSS și SUA pot coopera nu numai pe Pământ, ci și în spațiu.
Între martie 1978 și mai 1981, au avut loc zboruri a nouă echipaje internaționale în cadrul programului Intercosmos pe nava spațială sovietică Soyuz și pe stația orbitală Salyut-6. În spațiu, echipajele internaționale au desfășurat o mare parte de muncă științifică - au efectuat aproximativ 150 de experimente științifice și tehnice în domeniul biologiei și medicinei spațiale, astrofizicii, științei materialelor spațiale, geofizicii și observarea Pământului pentru a studia resursele sale naturale.
În 1982, un echipaj internațional sovietic-francez a zburat pe nava spațială sovietică Soyuz T-6 și pe stația orbitală Salyut-7, iar în aprilie 1984, pe nava spațială sovietică Soyuz T-11 și pe stația orbitală sovietică Salyut-7 iar cosmonauții indieni au zburat.
Zborurile echipajelor internaționale pe nave spațiale și stațiile orbitale sovietice au o importanță deosebită pentru dezvoltarea astronauticii mondiale și dezvoltarea legăturilor de prietenie între popoarele diferitelor țări.
