O navă spațială cu echipaj este proiectată să zboare unul sau mai mulți oameni în spațiul cosmic și să se întoarcă în siguranță pe Pământ după finalizarea misiunii.
La proiectarea acestei clase de nave spațiale, una dintre sarcinile principale este de a crea un sistem sigur, fiabil și precis pentru întoarcerea echipajului la suprafața pământului sub forma unui vehicul de coborâre fără aripi (SA) sau a unui avion spațial. . avion spațial - aeronave orbitale(OS) aeronave aerospațiale(VKS) este o aeronavă cu aripi a unei scheme de aeronave care intră sau este lansată pe orbita unui satelit artificial al Pământului prin intermediul unei lansări verticale sau orizontale și se întoarce din acesta după finalizarea sarcinilor țintă, efectuând o aterizare orizontală pe aerodrom. , folosind activ forța de ridicare a planorului la coborâre. Combină proprietățile aeronavelor și ale navelor spațiale.
O caracteristică importantă a unei nave spațiale cu echipaj este prezența unui sistem de salvare de urgență (SAS) în stadiul inițial al lansării de către un vehicul de lansare (LV).
Proiectele navelor spațiale sovietice și chineze din prima generație nu au avut o rachetă SAS cu drepturi depline - în schimb, de regulă, a fost folosită ejectarea scaunelor echipajului (nici nava Voskhod nu avea acest lucru). De asemenea, avioanele spațiale înaripate nu sunt echipate cu un SAS special și pot avea, de asemenea, scaune pentru echipaj. De asemenea, nava spațială trebuie să fie echipată cu un sistem de susținere a vieții (LSS) pentru echipaj.
Crearea unei nave spațiale cu echipaj este o sarcină de mare complexitate și cost, prin urmare doar trei țări le au: Rusia, SUA și China. Și numai Rusia și SUA au sisteme de nave spațiale cu echipaj reutilizabile.
Unele țări lucrează la crearea propriilor nave spațiale cu echipaj: India, Japonia, Iran, Coreea de Nord, precum și ESA (Agenția Spațială Europeană, creată în 1975 în scopul explorării spațiului). ESA este formată din 15 membri permanenți, uneori, în unele proiecte, li se alătură Canada și Ungaria.
Nave spațiale de prima generație
"Est"
Acestea sunt o serie de nave spațiale sovietice concepute pentru zboruri cu echipaj pe orbită apropiată de Pământ. Au fost create sub conducerea designerului general al OKB-1 Sergey Pavlovich Korolev din 1958 până în 1963.
Principalele sarcini științifice pentru sonda Vostok au fost: studierea efectelor condițiilor de zbor orbitale asupra stării și performanței astronautului, testarea designului și sistemelor, testarea principiilor de bază ale construcției navelor spațiale.
Istoria creației
Primăvara 1957 S. P. Korolevîn cadrul Biroului său de proiectare, a organizat un departament special nr. 9, menit să desfășoare lucrări la crearea primilor sateliți artificiali ai Pământului. Departamentul era condus de un asociat al lui Korolev Mihail Klavdievici Tihonravov. Curând, în paralel cu dezvoltarea sateliților artificiali, departamentul a început să efectueze cercetări privind crearea unei nave spațiale cu echipaj. Vehiculul de lansare trebuia să fie R-7 regal. Calculele au arătat că acesta, echipat cu o a treia treaptă, ar putea lansa o marfă cântărind aproximativ 5 tone pe orbita terestră joasă.
Într-un stadiu incipient de dezvoltare, calculele au fost făcute de matematicieni ai Academiei de Științe. În special, s-a remarcat că ar putea duce la coborârea balistică de pe orbită suprasarcină de zece ori.
Din septembrie 1957 până în ianuarie 1958, departamentul lui Tikhonravov a studiat toate condițiile pentru îndeplinirea sarcinii. S-a constatat că temperatura de echilibru a navei spațiale înaripate, care are cea mai înaltă calitate aerodinamică, depășește stabilitatea termică a aliajelor disponibile la acel moment, iar utilizarea opțiunilor de proiectare cu aripi a dus la o scădere a sarcinii utile. Prin urmare, au refuzat să ia în considerare opțiunile înaripate. Cea mai acceptabilă modalitate de a returna o persoană a fost să o ejectați la o altitudine de câțiva kilometri și apoi să coborâți cu parașuta. În acest caz, o salvare separată a vehiculului de coborâre nu a putut fi efectuată.
În cursul studiilor medicale efectuate în aprilie 1958, testele piloților pe o centrifugă au arătat că, într-o anumită poziție a corpului, o persoană este capabilă să suporte supraîncărcări de până la 10 G fără consecințe grave pentru sănătatea sa. Prin urmare, a fost ales un vehicul cu coborâre sferică pentru prima navă spațială cu echipaj.
Forma sferică a vehiculului de coborâre a fost cea mai simplă și mai studiată formă simetrică, sfera având proprietăți aerodinamice stabile la orice viteză și unghi de atac posibile. Deplasarea centrului de masă către partea din spate a aparatului sferic a făcut posibilă asigurarea orientării corecte a acestuia în timpul coborârii balistice.
Prima navă „Vostok-1K” a intrat în zbor automat în mai 1960. Ulterior, modificarea „Vostk-3KA” a fost creată și testată, complet pregătită pentru zborurile cu echipaj.
Pe lângă o defecțiune a vehiculului de lansare la început, programul a lansat șase vehicule fără pilot, iar mai târziu încă șase nave spațiale cu echipaj.
Nava spațială a programului a efectuat primul zbor spațial cu echipaj din lume (Vostok-1), un zbor zilnic (Vostok-2), zboruri în grup a două nave spațiale (Vostok-3 și Vostok-4) și zborul unei femei cosmonaut ( „Vostok-6”).
Dispozitivul navei spațiale „Vostok”
Masa totală a navei spațiale este de 4,73 tone, lungimea este de 4,4 m, iar diametrul maxim este de 2,43 m.
Nava era formată dintr-un vehicul de coborâre sferică (greutate 2,46 tone și diametrul de 2,3 m), care îndeplinește și funcțiile de compartiment orbital, și un compartiment conic pentru instrumente (greutate 2,27 tone și diametrul maxim de 2,43 m). Compartimentele au fost conectate mecanic între ele folosind benzi metalice și încuietori pirotehnice. Nava era echipată cu sisteme: control automat și manual, orientare automată către Soare, orientare manuală către Pământ, suport vital (conceput pentru a menține o atmosferă internă apropiată în parametrii ei de atmosfera Pământului timp de 10 zile), control logic-comandă , alimentare, control termic și aterizare . Pentru a asigura sarcinile muncii umane în spațiul cosmic, nava a fost echipată cu echipamente autonome și de telemetrie radio pentru monitorizarea și înregistrarea parametrilor care caracterizează starea astronautului, structuri și sisteme, echipamente cu unde ultrascurte și unde scurte pentru radiotelefon bidirecțional. comunicarea astronautului cu stațiile terestre, o legătură radio de comandă, un dispozitiv de timp program, un sistem de televiziune cu două camere de transmisie pentru observarea astronautului de pe Pământ, un sistem radio pentru monitorizarea parametrilor orbitei și a direcției navei spațiale , un sistem de propulsie de frânare TDU-1 și alte sisteme. Greutatea navei spațiale împreună cu ultima etapă a vehiculului de lansare a fost de 6,17 tone, iar lungimea lor împreună a fost de 7,35 m.
Vehiculul de coborâre avea două geamuri, dintre care unul era amplasat pe trapa de intrare, chiar deasupra capului cosmonautului, iar celălalt, dotat cu un sistem special de orientare, în podea la picioarele acestuia. Astronautul, îmbrăcat într-un costum spațial, a fost așezat într-un scaun special ejectabil. În ultima etapă de aterizare, după ce a frânat vehiculul de coborâre în atmosferă, la o altitudine de 7 km, cosmonautul s-a ejectat din cabină și a efectuat o aterizare cu parașuta. În plus, a fost prevăzută posibilitatea aterizării unui astronaut în interiorul vehiculului de coborâre. Vehiculul de coborâre avea propria parașută, dar nu era dotat cu mijloacele necesare pentru a efectua o aterizare moale, care amenința persoana rămasă în el cu o vânătaie gravă în timpul unei aterizări comune.
În cazul defecțiunii sistemelor automate, astronautul ar putea trece la controlul manual. Navele Vostok nu au fost adaptate pentru zboruri cu echipaj cu echipaj către Lună și, de asemenea, nu au permis posibilitatea de a efectua zboruri ale persoanelor care nu au urmat o pregătire specială.
Piloții navelor spațiale Vostok:
"Răsărit"
Două sau trei scaune obișnuite au fost instalate pe spațiul liber de pe scaunul ejectabil. De când acum echipajul a aterizat în vehiculul de coborâre, pentru a asigura o aterizare moale a navei, pe lângă sistemul de parașute, a fost instalat un motor de frână cu combustibil solid, care a fost declanșat imediat înainte de a atinge solul de la semnalul unui altimetru mecanic. Pe nava spațială Voskhod-2, destinată plimbărilor în spațiu, ambii cosmonauți erau îmbrăcați în costume spațiale Berkut. În plus, a fost instalat un bloc de aer gonflabil, care a fost resetat după utilizare.
Nava spațială Voskhod a fost lansată pe orbită de vehiculul de lansare Voskhod, dezvoltat tot pe baza vehiculului de lansare Vostok. Dar sistemul transportatorului și al navei spațiale Voskhod în primele minute după lansare nu aveau mijloace de salvare în caz de accident.
Următoarele zboruri au fost efectuate în cadrul programului Voskhod:
„Cosmos-47” - 6 octombrie 1964 Zbor de testare fără pilot pentru testarea și testarea navei.
„Voskhod-1” - 12 octombrie 1964 Primul zbor spațial cu mai mult de o persoană la bord. Echipaj - cosmonaut-pilot Komarov, constructor Feoktistov si doctor Egorov.
Kosmos-57 - 22 februarie 1965 Un zbor de testare fără pilot pentru a testa nava pentru o plimbare în spațiu sa încheiat cu eșec (subminat de sistemul de autodistrugere din cauza unei erori în sistemul de comandă).
„Cosmos-59” - 7 martie 1965 Zbor de testare fără pilot al unui dispozitiv din altă serie („Zenith-4”) cu poarta instalată a navei spațiale Voskhod pentru plimbare în spațiu.
„Voskhod-2” - 18 martie 1965 Prima plimbare spațială cu. Echipaj - cosmonaut-pilot Belyaevși test cosmonaut Leonov.
„Cosmos-110” - 22 februarie 1966 Zbor de probă pentru a verifica funcționarea sistemelor de la bord în timpul unui zbor orbital lung, erau doi câini la bord - Vânt și Cărbune, zborul a durat 22 de zile.
Nave spațiale de a doua generație
"Uniune"
O serie de nave spațiale cu mai multe locuri pentru zboruri pe orbită apropiată de Pământ. Dezvoltatorul și producătorul navei este RSC Energia ( Rocket and Space Corporation Energia numită după S. P. Korolev. Organizația-mamă a corporației este situată în orașul Korolev, filiala este la cosmodromul Baikonur). Ca structură organizatorică unică, a apărut în 1974 sub conducerea lui Valentin Glushko.
Istoria creației
Racheta Soyuz și complexul spațial au început să fie proiectate în 1962 la OKB-1 ca navă a programului sovietic pentru zborul în jurul Lunii. La început s-a presupus că în cadrul programului „A” o grămadă de nave spațiale și etape superioare urmau să meargă pe Lună. 7K, 9K, 11K. În viitor, proiectul „A” a fost închis în favoarea proiectelor separate în jurul Lunii folosind nava spațială „Zond” / 7K-L1și aterizări pe Lună folosind complexul L3 ca parte a modulului navei orbitale 7K-LOKși modulul-navă de debarcare LK. În paralel cu programele lunare, pe baza aceluiași 7K și a proiectului închis al navei spațiale apropiate de Pământ Sever, au început să facă 7K-OK- o navă orbitală multifuncțională cu trei locuri (OK), concepută pentru a practica operațiunile de manevră și andocare pe orbită apropiată de Pământ, pentru a efectua diverse experimente, inclusiv transferul astronauților de la navă la navă prin spațiul cosmic.
Testele 7K-OK au început în 1966. După abandonarea programului de zbor al navei spațiale Voskhod (odată cu distrugerea bazei a trei dintre cele patru nave spațiale Voskhod finalizate), proiectanții navei spațiale Soyuz au pierdut ocazia de a găsi soluții. pentru programul lor pe el. A existat o pauză de doi ani în lansările cu echipaj în URSS, timp în care americanii explorau activ spațiul cosmic. Primele trei lansări fără pilot ale navei spațiale Soyuz s-au dovedit a fi complet sau parțial nereușite, s-au găsit erori grave în proiectarea navei spațiale. Cu toate acestea, a patra lansare a fost efectuată de un echipaj („Soyuz-1” cu V. Komarov), care s-a dovedit a fi tragic - astronautul a murit în timpul coborârii pe Pământ. După accidentul Soyuz-1, proiectarea navei a fost complet reproiectată pentru a relua zborurile cu echipaj (au fost efectuate 6 lansări fără pilot), iar în 1967 a avut loc prima, în general, de succes, andocare automată a două Soyuz (Cosmos-186 și Cosmos-188”), în 1968 au fost reluate zborurile cu echipaj, în 1969 a avut loc prima andocare a două nave spațiale cu pilot și un zbor de grup de trei nave spațiale deodată, iar în 1970 a avut loc un zbor autonom de durată record (17,8 zile). Primele șase nave "Soyuz" și ("Soyuz-9") au fost nave din seria 7K-OK. De asemenea, o variantă a navei se pregătea de zbor "Soyuz-Contact" pentru testarea sistemelor de andocare ale navelor cu module 7K-LOK și LK ale complexului expediționar lunar L3. Din cauza eșecului programului de aterizare lunară L3 de a ajunge la stadiul de zboruri cu echipaj, nevoia de zboruri Soyuz-Kontakt a dispărut.
În 1969, au început lucrările la crearea unei stații orbitale pe termen lung (DOS) Salyut. O navă a fost proiectată pentru a livra echipajul 7KT-OK(T - transport). Noua navă s-a diferențiat de cele anterioare prin prezența unei stații de andocare cu un design nou, cu o cămină internă și sisteme de comunicații suplimentare la bord. A treia navă de acest tip („Soyuz-10”) nu a îndeplinit sarcina care i-a fost atribuită. S-a efectuat andocarea cu stația, dar ca urmare a deteriorării stației de andocare, trapa navei a fost blocată, ceea ce a făcut imposibilă transferul echipajului în stație. În timpul celui de-al patrulea zbor al unei nave de acest tip ("Soyuz-11"), din cauza depresurizării în secțiunea de coborâre, G. Dobrovolsky, V. Volkov și V. Patsaevîntrucât erau fără costume spațiale. După accidentul Soyuz-11, dezvoltarea 7K-OK / 7KT-OK a fost abandonată, nava a fost reproiectată (au fost făcute modificări la aspectul SA pentru a găzdui cosmonauții în costume spațiale). Datorită masei crescute a sistemelor de susținere a vieții, o nouă versiune a navei 7K-T a devenit un panouri solare duble, pierdute. Această navă a devenit „calul de bătaie” al cosmonauticii sovietice din anii 1970: 29 de expediții la stațiile Salyut și Almaz. Versiunea navei 7K-TM(M - modificat) a fost folosit într-un zbor comun cu americanul Apollo în cadrul programului ASTP. Patru nave spațiale Soyuz, care au fost lansate oficial după accidentul Soyuz-11, au avut panouri solare de diferite tipuri în design, dar acestea erau alte versiuni ale navei spațiale Soyuz - 7K-TM (Soyuz-16, Soyuz-19 ), 7K-MF6("Soyuz-22") și modificarea 7K-T - 7K-T-AF fără stație de andocare ("Soyuz-13").
Din 1968, navele spațiale din seria Soyuz au fost modificate și produse. 7K-S. 7K-S a fost finalizat timp de 10 ani și până în 1979 a devenit o navă 7K-ST „Soyuz T”, iar într-o scurtă perioadă de tranziție, astronauții au zburat simultan pe noul 7K-ST și pe 7K-T învechit.
Evoluția ulterioară a sistemelor navei spațiale 7K-ST a condus la modificare 7K-STM Soyuz TM: un nou sistem de propulsie, un sistem de parașute îmbunătățit, un sistem de întâlnire etc. Primul zbor Soyuz TM a fost efectuat pe 21 mai 1986 către stația Mir, ultimul Soyuz TM-34 - în 2002 către ISS.
Modificarea navei este în prezent în exploatare 7K-STMA Soyuz TMA(A - antropometric). Nava, conform cerințelor NASA, a fost finalizată în legătură cu zborurile către ISS. Astronauții care nu s-au putut încadra în Soyuz TM din punct de vedere al înălțimii pot lucra la el. Consola cosmonauților a fost înlocuită cu una nouă, cu un element de bază modern, a fost îmbunătățit sistemul de parașute, iar protecția termică a fost redusă. Ultima lansare a navei spațiale Soyuz TMA-22 a acestei modificări a avut loc pe 14 noiembrie 2011.
Pe lângă Soyuz TMA, astăzi navele unei noi serii sunt folosite pentru zborurile spațiale 7K-STMA-M „Soyuz TMA-M” („Soyuz TMAC”)(C - digital).
Dispozitiv
Navele acestei serii constau din trei module: un compartiment pentru ansamblul instrumentelor (PAO), un vehicul de coborâre (SA) și un compartiment de agrement (BO).
PJSC are un sistem de propulsie combinat, combustibil pentru acesta, sisteme de service. Lungimea compartimentului este de 2,26 m, diametrul principal este de 2,15 m. Sistemul de propulsie este format din 28 DPO (motoare de acostare și orientare), câte 14 pe fiecare colector, precum și un motor de corectare a întâlnirii (SKD). ACS este proiectat pentru manevra orbitală și deorbitare.
Sistemul de alimentare constă din panouri solare și baterii.
Vehiculul de coborâre conține locuri pentru astronauți, sisteme de susținere a vieții, sisteme de control și un sistem de parașute. Lungimea compartimentului este de 2,24 m, diametrul 2,2 m. Compartimentul de agrement are 3,4 m lungime si 2,25 m diametru.Este dotat cu statie de andocare si sistem de apropiere. În volumul sigilat al BO există încărcături pentru stație, alte sarcini utile, o serie de sisteme de susținere a vieții, în special o toaletă. Prin trapa de aterizare de pe suprafața laterală a BO, cosmonauții intră în navă la locul de lansare al cosmodromului. BO poate fi folosit la blocarea aerului în spațiul cosmic în costume spațiale de tip „Orlan” prin trapa de aterizare.
Noua versiune imbunatatita a Soyuz TMA-MS
Actualizarea va afecta aproape fiecare sistem al navei cu echipaj. Principalele puncte ale programului de modernizare a navelor spațiale:
- eficiența energetică a panourilor solare va fi crescută prin utilizarea unor convertoare fotovoltaice mai eficiente;
- fiabilitatea întâlnirii și andocării navei spațiale cu stația spațială prin schimbarea instalației motoarelor de apropiere și orientare. Noua dispunere a acestor motoare va face posibilă efectuarea de întâlniri și andocare chiar și în cazul unei defecțiuni a unuia dintre motoare și să asigure coborârea unei nave spațiale cu echipaj în cazul oricăror două defecțiuni ale motoarelor;
- un nou sistem de comunicare și stabilire a direcției, care va permite, pe lângă îmbunătățirea calității comunicațiilor radio, să faciliteze căutarea unui vehicul de coborâre care a aterizat în orice punct de pe glob.
Soyuz TMA-MS modernizat va fi echipat cu senzori GLONASS. În etapa de parașutism și după aterizarea vehiculului de coborâre, coordonatele acestuia obținute din datele GLONASS/GPS vor fi transmise prin sistemul de satelit Cospas-Sarsat către MCC.
Soyuz TMA-MS va fi cea mai recentă modificare a modelului Soyuz". Nava va fi folosită pentru zboruri cu echipaj până când va fi înlocuită cu o navă de nouă generație. Dar asta e cu totul alta poveste...
Vehiculele de transport de mare viteză diferă de vehiculele care se deplasează cu viteză mică prin ușurința construcției. Uriașele nave maritime cântăresc sute de mii de kilonewtoni. Viteza de deplasare a acestora este relativ mică (= 50 km/h). Greutatea bărcilor cu motor nu depășește 500 - 700 kN, dar pot atinge viteze de până la 100 km/h. Odată cu creșterea vitezei de deplasare, reducerea greutății structurii vehiculelor de transport devine un indicator din ce în ce mai important al perfecțiunii acestora. Greutatea structurii este deosebit de importantă pentru avioane (avioane, elicoptere).O navă spațială este și o aeronavă, dar este proiectată doar să se miște în vid. Poți zbura prin aer mult mai repede decât poți înota pe apă sau te miști pe sol, 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 are ca rezultat o creștere foarte mare a greutății sistemului de rachete care duce nava spațială 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 creează una dintre cele mai mari provocări pentru designerii de nave spațiale.
Care sunt principalele părți ale unei nave spațiale? Navele spațiale sunt împărțite în două clase: locuibile (un echipaj format din mai multe persoane la bord) și nelocuite (la bord este instalat echipament științific, 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 cu un singur loc, precum Vostok, ci dispozitive cu mai multe locuri. Pentru prima dată în lume, un zbor de grup de trei cosmonauți - Komarov, Feoktistov, Egorov - a fost realizat pe nava spațială Voskhod.
Următoarea serie de nave spațiale create în Uniunea Sovietică s-a numit Soyuz. Navele acestei serii sunt mult mai complexe decât predecesorii lor, iar sarcinile pe care le pot îndeplini sunt, de asemenea, mai dificile. În Statele Unite, au fost create și nave spațiale de diferite tipuri.
Să luăm în considerare schema generală a structurii unei nave spațiale cu echipaj, pe exemplul navei spațiale americane „Apollo”.
Orez. 10. Schema unei rachete în trei trepte cu o navă spațială și un sistem de salvare.
Figura 10 prezintă o vedere generală a sistemului de rachete Saturn și a navei spațiale Apollo andocate la acesta. Nava spațială se află între a treia etapă a rachetei și un dispozitiv care se atașează la nava spațială la ferme, numit sistem de salvare. Pentru ce este acest dispozitiv? Funcționarea motorului rachetei sau a sistemului de control al acestuia în timpul lansării rachetei nu exclude apariția defecțiunilor. Uneori, aceste defecțiuni pot duce la un accident - racheta va cădea pe Pământ. Ce se poate întâmpla în acest caz? Componentele propulsoarelor se vor amesteca și se formează o mare de foc, în care se vor afla 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 luați nava departe de rachetă pe o anumită distanță și numai după acel teren. În aceste condiții, nici exploziile, nici focul nu vor fi periculoase pentru astronauți. Acesta este scopul sistemului de salvare în caz de urgență (abreviat SAS).
Sistemul SAS include motoarele principale și de control care funcționează pe combustibil solid. Dacă sistemul SAS primește un semnal despre starea de urgență a rachetei, funcționează. Nava spațială se separă de rachetă, iar motoarele cu praf de pușcă ale sistemului de evacuare de urgență trag nava în sus și în lateral. Când motorul cu pulbere își termină activitatea, o parașută este aruncată din navă spațială și nava coboară lin pe Pământ. Sistemul SAS este conceput pentru a salva cosmonauții în caz de urgență, în timpul lansării vehiculului de lansare și a zborului acestuia pe locul activ.
Dacă lansarea vehiculului de lansare a decurs bine și zborul pe locul activ este finalizat cu succes, nu este nevoie de un sistem de salvare în caz de urgență. După lansarea navei spațiale 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 din navă spațială ca balast inutil.
Sistemul de salvare în caz de urgență este atașat direct la așa-numitul vehicul de coborâre sau întoarcere al navei spațiale. De ce are un astfel de 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, motiv pentru care se numește vehicul de întoarcere. Vehiculul de întoarcere, sau de coborâre, spre deosebire de alte părți ale navei spațiale, are pereți groși și o formă deosebită, cea mai avantajoasă în ceea ce privește zborul în atmosfera Pământului la viteze mari. Vehiculul de reintrare, 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. Instalează majoritatea echipamentelor cu care este controlată nava. Deoarece compartimentul de comandă este destinat coborârii cosmonauților pe Pământ, în el se află și parașute, cu ajutorul cărora nava spațială este frânată în atmosferă, iar apoi se efectuează o coborâre lină.
În spatele vehiculului de coborâre se află un compartiment numit orbital. În acest compartiment sunt instalate echipamente științifice, care sunt 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 nava spațială. și-a îndeplinit misiunea. Pereții săi foarte subțiri nu sunt capabili să reziste căldurii pe care o suferă vehiculul de reintrare în timpul coborârii sale pe Pământ, trecând prin straturile dense ale atmosferei. Prin urmare, la intrarea în atmosferă, compartimentul orbital arde ca un meteor.
Este necesar să existe încă un compartiment în navele spațiale destinate zborului în spațiul adânc cu aterizarea oamenilor pe alte corpuri cerești. 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 este asigurată durata de viață a echipajului și operabilitatea 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. Și 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 căldura prin conducție și convecție, este nevoie de un transmițător de căldură. Prin urmare, în spațiu, aceste tipuri de transfer de căldură sunt imposibile. Nava spațială, aflându-se în spațiu interplanetar, primește căldură de la Soare, Pământ și alte planete exclusiv prin radiație. Este suficient 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 înceta să se încălzească. Prin urmare, nu este dificil să izolați o navă spațială într-un spațiu fără aer.
Cu toate acestea, atunci când zboară în spațiul cosmic, trebuie să ne temem de supraîncălzirea navei de către razele soarelui sau hipotermia acesteia ca urmare a radiației de căldură de la pereți în spațiul înconjurător, ci de supraîncălzirea din cauza căldurii care este eliberată în interiorul navei spațiale. . Ce cauzează creșterea temperaturii din navă? În primul rând, omul însuși este o sursă care radiază în mod continuu căldură, iar în al doilea rând, o navă spațială este o mașină foarte complexă echipată cu multe dispozitive și sisteme, a căror funcționare este asociată cu eliberarea unei cantități mari de căldură. Sistemul care asigură viața membrilor echipajului navei are o sarcină foarte importantă - să elimine toată căldura generată atât de persoană, cât și de dispozitive în timp util în afara compartimentelor navei și să se asigure că temperatura din acestea este menținut la un nivel care este necesar pentru existența normală a unei persoane și funcționarea dispozitivelor.
Cum este posibil în spațiu, unde căldura este transferată doar prin radiație, să se asigure regimul de temperatură necesar în navă spațială? Știți că vara, când strălucește soarele sufocant, toată lumea poartă haine deschise la culoare, în care căldura se simte mai puțin. Ce se întâmplă aici? 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 slab.
Această proprietate a corpurilor, în funcție de culoarea culorii, într-o măsură mai mare sau mai mică de a absorbi sau reflecta energia radiantă, poate fi folosită pentru a controla 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 sunt mai puternice, cu atât temperatura de încălzire este mai mare. Dimpotrivă, când se răcesc, se întunecă. 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. Drept 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 pune în acțiune. (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 - greutatea redusă. Cu toate acestea, acestea nu sunt de încredere în funcționare, în special în timpul funcționării 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 funcționare. Un sistem activ de control al temperaturii este ca un radiator într-un 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 la temperatura normală a camerei, adică 15 - 20 ° C. Dacă camera este încălzită cu baterii de încălzire centrală, atunci temperatura în orice loc al camerei 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 datorează faptului că în cameră există un amestec continuu de straturi calde și reci de aer. Aerul cald (ușor) se ridică, aerul rece (grele) se scufundă. Această mișcare (convecție) 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 în 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. Din acest motiv, căldura generată de corpul uman sau de orice dispozitiv nu se acumulează într-un singur loc, ci este distribuită uniform pe tot volumul.
Orez. 11. Schema de răcire cu aer a cabinei 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. Acest lichid va primi căldură de către aerul din cabină antrenat de ventilator (vezi Fig. 11), în timp ce este răcit. 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 de răcire cu aer servește și un alt scop. Știți că atunci când respiră, o persoană expiră un gaz în atmosfera înconjurătoare, care conține mult 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, totul va deveni umed. Desigur, în astfel de condiții este dăunător pentru o persoană să trăiască și să lucreze mult timp și nu toate dispozitivele cu o astfel de umiditate pot funcționa normal.
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 abur.Odată cu creșterea temperaturii aerului crește și posibilul conținut de umiditate și invers: cu o scădere a temperatură, mai puțini vapori de apă pot fi prezenți în aer. De aceea, pe obiectele reci aduse într-o cameră caldă, umezeala cade sub formă de rouă.
Într-o navă spațială, obiectul rece este un radiator prin care este pompat un lichid rece. De îndată ce prea mulți vapori de apă se acumulează în aerul din cabină, aceștia 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, dar este în același timp și dezumidificatorul acestuia. Deoarece radiatorul îndeplinește două sarcini simultan - răcește și usucă aerul, se numește uscător cu refrigerare.
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 în mod continuu, altfel nu își va putea îndeplini rolul - să elimine excesul de căldură din cabina navei spațiale. Cum se răcește lichidul? Răcirea lichidului, desigur, nu este o problemă dacă există un frigider electric convențional. Dar frigiderele electrice nu sunt instalate pe nave spațiale și nu sunt necesare acolo. Spațiul exterior diferă de condițiile terestre prin faptul că există 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 plasați în spațiul cosmic pentru o perioadă, dar într-un astfel de felul în care este la umbră.
În sistemul de control termic, pe lângă ventilatoarele care mișcă aerul, sunt prevăzute pompe. Sarcina lor este să pompeze lichid din radiatorul din interiorul cabinei către radiatorul instalat pe partea exterioară a carcasei navei spațiale, adică în spațiul cosmic. Aceste două radiatoare sunt conectate între ele prin conducte, care au supape și senzori care măsoară temperatura lichidului la intrarea și la ieșirea radiatoarelor. În funcție de citirile acestor senzori, viteza de transfer al fluidului de la un radiator la altul, adică cantitatea de căldură îndepărtată din cabina navei, este reglementată.
Ce proprietăți ar trebui să aibă un fluid 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, atunci sistemul de control al temperaturii va eșua.
Menținerea temperaturii în interiorul navei spațiale la un nivel la care performanța umană este menținută 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. Da, și o astfel de întrebare nu se ridică niciodată înaintea noastră, deoarece aerul de pe Pământ este peste tot. Aerul umple 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. Oricat de mult respiram, oricat de mult oxigen consumam pentru alte nevoi, continutul acestuia in aer practic nu se schimba.
Poziția 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 lipsa de oxigen pentru respirație. O persoană se simte normală dacă atmosfera conține cel puțin 19% oxigen. Cu mai puțin oxigen, devine dificil să respiri. Într-o navă spațială, un membru al echipajului are un volum liber = 1,5 - 2,0 m³. Calculele arată că deja după 1,5 - 1,6 ore aerul din cabină devine nepotrivit pentru respirația normală.
Prin urmare, nava spațială trebuie să fie echipată cu un sistem care să-și alimenteze atmosfera cu oxigen. De unde iei oxigen? Desigur, este posibil să stocați oxigenul la bordul navei sub formă de gaz comprimat în butelii speciale. După cum este necesar, gazul din butelie poate fi eliberat în cabină. Dar acest tip de stocare a oxigenului nu este foarte potrivit 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 într-un lichid. Densitatea oxigenului lichid este de aproape 1000 de ori mai mare decât densitatea oxigenului gazos, drept urmare este necesară o capacitate mult mai mică pentru a-l stoca (aceeași masă). În plus, oxigenul lichid poate fi stocat sub presiune ușoară. Prin urmare, pereții vasului pot fi subțiri.
Cu toate acestea, utilizarea oxigenului lichid la bordul navei este asociată cu unele dificultăți. Este foarte ușor să furnizați oxigen în atmosfera cabinei navei spațiale dacă este în stare gazoasă, este mai dificil dacă este lichidă. Lichidul trebuie mai întâi transformat într-un 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 cockpit, este, desigur, imposibil să îl respiri. Ar trebui să fie încălzit la cel puțin 15 - 18 ° C.
Gazeificarea oxigenului lichid și încălzirea vaporilor vor necesita dispozitive speciale, care vor complica sistemul de alimentare cu oxigen. De asemenea, trebuie amintit că o persoană în procesul de respirație nu numai că consumă oxigen în aer, dar eliberează simultan dioxid de carbon. O persoană emite aproximativ 20 de litri de dioxid de carbon pe oră. După cum știți, dioxidul de carbon nu este o substanță toxică, dar este dificil pentru o persoană să respire aer în care dioxidul de carbon conține mai mult de 1 - 2%.
Pentru ca aerul din cabină al unei nave spațiale să fie respirabil, este necesar nu numai să adăugați oxigen la acesta, ci și să eliminați dioxidul de carbon din acesta în același timp. Pentru a face acest lucru, ar fi convenabil să aveți 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 oxidul de metal este o combinație de oxigen cu un metal. Rugina, de exemplu, este oxid de fier. Alte metale sunt, de asemenea, oxidate, inclusiv metale alcaline (sodiu, potasiu).
Metalele alcaline, combinate cu oxigenul, 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 superoxidul este NaO₂. Sub acțiunea umidității, superoxidul de sodiu se descompune cu eliberarea de oxigen pur și formarea de alcali: 4NaO₂ + 2Н₂О → 4NaOH + 3O₂.
Superoxizii de metale alcaline s-au dovedit a fi substanțe foarte convenabile pentru obținerea oxigenului din ei în condițiile navelor spațiale și pentru curățarea 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. Calculul 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 este că între ele are loc o reacție chimică: CO₂ + 2NaOH → Na₂CO + H₂O. Ca rezultat al reacției, se formează carbonat de sodiu (sodă) și apă. Raportul dintre oxigen și alcali, format în timpul descompunerii superoxizilor de metale alcaline, sa dovedit a fi foarte favorabil, deoarece o persoană consumă în medie 25 A de oxigen pe oră și eliberează 20 de litri de dioxid de carbon în același timp.
Superoxidul de metal alcalin se descompune la contactul cu apa. De unde iei apa 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 în exces 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. Iar dacă alergi sau lucrezi fizic, respiri adânc și des, așa că consumi mai mult oxigen decât cu o respirație calmă. Membrii echipajului navelor spațiale vor consuma, de asemenea, diferite cantități de oxigen în diferite momente ale zilei. În timpul somnului și odihnei, consumul de oxigen este minim, dar atunci când se efectuează lucrări legate de mișcare, consumul de oxigen crește dramatic.
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 reumplere a cabinei navei spațiale cu oxigen și curățarea acesteia de dioxid de carbon.
Schema de purificare a aerului din dioxid de carbon și completarea acestuia cu oxigen este prezentată în Figura 12. Aerul din cabină este condus de un ventilator prin cartușe cu superoxid de sodiu sau potasiu. Din cartușe, aerul iese deja îmbogățit cu oxigen și purificat din dioxid de carbon.
În cabină este instalat un senzor care monitorizează conținutul de oxigen din aer. Dacă senzorul indică faptul că conținutul de oxigen din aer devine prea scăzut, motoarele ventilatorului sunt semnalate să mărească numărul de rotații, drept urmare 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 mai mult oxigen. Dacă aerul din cabină conține oxigen peste norma, atunci un semnal este trimis de la senzori către motoarele ventilatorului pentru a reduce numărul de rotații.
Săptămâna mondială a spațiului a început astăzi. Are loc anual în perioada 4-10 octombrie. Cu exact 60 de ani în urmă, primul obiect creat de om, Sputnik-1 sovietic, a fost lansat pe orbita joasă a Pământului. A orbit Pământului timp de 92 de zile până când a ars în atmosferă. După aceea, s-a deschis drumul către spațiu și om. A devenit clar că nu poate fi trimis cu bilet dus dus. Vladimir Seroukhov, corespondent al canalului TV MIR 24, a aflat cum s-au dezvoltat tehnologiile spațiale.
În 1961, tunerii antiaerieni de la Saratov au observat pe radar un obiect zburător neidentificat. Ei au fost avertizați în prealabil: dacă văd un astfel de container căzând din cer, nu merită să interferați cu zborul său. La urma urmei, acesta este primul vehicul de coborâre spațială din istorie cu un bărbat la bord. Dar aterizarea în această capsulă nu a fost sigură, așa că la o altitudine de 7 kilometri a ejectat și a coborât la suprafață deja cu o parașută.
Capsula navei „Vostok”, în argoul inginerilor – „Ball”, a coborât tot cu parașuta. Așa că Gagarin, Tereshkova și alți pionieri spațiali s-au întors pe Pământ. Datorită caracteristicilor de design, pasagerii au experimentat supraîncărcări incredibile de 8 g. Condițiile din capsulele Soyuz sunt mult mai ușoare. Au fost folosite de mai bine de jumătate de secol, dar ar trebui să fie înlocuite în curând cu o nouă generație de nave -.
„Acesta este sediul comandantului echipajului și al copilotului. Doar acele locuri din care va fi controlată nava, controlul tuturor sistemelor. Pe lângă aceste scaune, vor mai fi două scaune pe laterale. Acest lucru este pentru cercetători”, spune Oleg Kukin, șef adjunct al Departamentului de teste de zbor al RSC Energia.
În comparație cu familia de nave Soyuz, încă învechită din punct de vedere moral, și în care doar trei astronauți puteau încăpea în spații apropiate, capsula Federației este un adevărat apartament, de 4 metri în diametru. Acum, sarcina principală este să înțelegem cât de convenabil și funcțional va fi dispozitivul pentru echipaj.
Managementul este acum disponibil pentru doi membri ai echipajului. Telecomanda ține pasul cu vremurile - acestea sunt trei afișaje tactile unde poți controla informațiile și poți fi mai autonom pe orbită.
„Aici, pentru a alege un loc de aterizare unde să ne așezăm. Vedem direct harta, ruta de zbor. Ei pot controla, de asemenea, condițiile meteorologice dacă aceste informații sunt transmise de pe Pământ, - a declarat Oleg Kukin, șef adjunct al Departamentului de teste de zbor al RSC Energia.
„Federația” este concepută pentru zborurile către Lună, este vorba de aproximativ patru zile de călătorie într-un sens. În tot acest timp, astronauții trebuie să fie în poziție fetală. În scaunele de salvare, sau leagăne, este surprinzător de confortabil. Fiecare este o bijuterie.
„Măsurarea tuturor datelor antropometrice începe cu măsurarea masei”, a spus Victor Sinigin, șeful departamentului medical al NPP Zvezda.
Aici este - studioul spațial, întreprinderea Zvezda. Aici sunt făcute costume spațiale și locuințe individuale pentru astronauți. Pentru persoanele mai ușoare de 50 de kilograme se comandă drumul la bord, precum și pentru cei mai grei de 95. Înălțimea trebuie să fie și medie pentru a putea încăpea în cabina navei. Prin urmare, măsurătorile sunt luate în poziția fetală.
Așa a fost turnat scaunul pentru astronautul japonez Koichi Wakata. Avem o amprentă a pelvisului, a spatelui și a capului. În condiții de imponderabilitate, creșterea oricărui astronaut poate crește cu câțiva centimetri, așa că depunerea se face cu o marjă. Ar trebui să fie nu numai confortabil, ci și sigur în cazul unei aterizări grele.
„Ideea însăși a modelării este de a salva organele interne. Rinichi, ficat, sunt încapsulate. Dacă le oferiți posibilitatea de a se extinde, se pot rupe, ca o pungă de plastic cu apă care a căzut pe podea”, a explicat Sinigin.
În total, s-au făcut astfel 700 de locuințe nu numai pentru ruși, ci și pentru japonezi, italieni și chiar colegi din State care au lucrat la stațiile Mir și ISS.
„Americanii cu naveta lor ne transportau apartamentele și costumele spațiale pe care le-am făcut pentru ei și alte echipamente de salvare. Au lăsat totul la stație, în caz de urgență la părăsirea stației, dar deja pe nava noastră ”, a declarat Vladimir Maslennikov, inginer principal al departamentului de testare de la NPP Zvezda.
Nava spațială seamănă cu un submarin: ici și colo echipajul este obligat să locuiască într-o cabină presurizată, complet izolată de mediul exterior. Compoziția, presiunea, temperatura și umiditatea aerului din interiorul cabinei vor fi reglate printr-un aparat special. Dar avantajul unei nave spațiale față de un submarin este diferența mai mică dintre presiunea din interiorul cabinei și din exterior. Și cu cât această diferență este mai mică, cu atât pereții carcasei pot fi mai subțiri.
Razele soarelui pot fi folosite pentru a încălzi și a ilumina cabina navei. Pielea navei, ca și atmosfera pământului, întârzie razele ultraviolete ale Soarelui care pătrund în spațiul interplanetar, care sunt dăunătoare corpului uman în cantități mari. Pentru o mai bună protecție în timpul coliziunilor cu corpurile meteorice, este indicat ca pielea navei să fie multistratificată.
Designul unei nave spațiale depinde de scopul acesteia. O navă care va ateriza pe Lună va fi foarte diferită de o navă concepută să zboare în jurul ei; o navă către Marte trebuie construită diferit de o navă către Venus; o navă rachetă alimentată cu combustibil termochimic va fi semnificativ diferită de o navă nucleară.
Nava spațială pe combustibil termochimic, proiectată să zboare către un satelit artificial, va fi o rachetă cu mai multe etape de dimensiunea unei nave. La lansare, o astfel de rachetă ar trebui să cântărească câteva sute de tone, iar sarcina sa utilă este de aproximativ o sută de ori mai mică. Etapele strâns adiacente vor fi închise într-un corp aerodinamic pentru a depăși mai bine rezistența aerului atunci când zboară în atmosferă. O cabină relativ mică pentru echipaj și o cabină pentru restul încărcăturii utile vor fi aparent amplasate în prova navei. Deoarece echipajul va trebui să petreacă doar un timp scurt la bordul unei astfel de nave (mai puțin de o oră), nu va fi nevoie de echipamente complexe, care vor fi echipate cu nave interplanetare concepute pentru un zbor lung. Controlul zborului și toate măsurătorile vor fi efectuate automat.
Etapele uzate ale rachetei pot fi coborâte înapoi pe Pământ fie cu parașuta, fie cu ajutorul unor aripi retractabile care transformă scena într-un planor.
Luați în considerare o altă versiune a navei spațiale (vezi Fig. 8, centru, la paginile 24-25). Nava va trece de la un satelit artificial la zbor în jurul Lunii pentru un studiu lung al suprafeței sale fără a ateriza. După finalizarea sarcinii, el se va întoarce direct pe Pământ. După cum puteți vedea, această navă constă în principal din două rachete gemene cu trei perechi de rezervoare cilindrice pline cu combustibil și oxidant și două planoare spațiale cu aripi retractabile concepute să coboare la suprafața Pământului. Nava nu are nevoie de o piele raționalizată, deoarece lansarea se face în afara atmosferei.
O astfel de navă va fi complet construită și testată pe Pământ, apoi transferată la stația interplanetară dezasamblată. Combustibilul, echipamentele, alimentele și oxigenul pentru respirație vor fi livrate acolo în loturi separate.
După ce nava este asamblată la stația interplanetară, va merge mai departe în spațiul mondial.
Combustibilul și oxidantul vor intra în motor din rezervoarele cilindrice centrale, care sunt principalele cabine ale navei spațiale, umplute temporar cu combustibil. Acestea sunt golite la câteva minute după decolare. Temporar, echipajul este situat într-un cockpit mai puțin confortabil.
Este suficient să deschideți o supapă mică care conectează rezervoarele cu spațiu fără aer, astfel încât combustibilul rămas să se evapore instantaneu. Apoi rezervoarele din carlingă sunt umplute cu aer, iar echipajul intră în ele de pe planor; aici astronauții își vor petrece restul zborului.
După ce a zburat pe Lună, nava se transformă în satelitul său artificial. Pentru aceasta, se utilizează combustibil și un oxidant situat în rezervoarele laterale din spate. După folosirea combustibilului, rezervoarele sunt decuplate. Când este pornit -
Va veni ora de întoarcere și motorul va fi pornit. Combustibilul în acest scop este stocat în rezervoarele laterale din față. Înainte de a se scufunda în atmosfera Pământului, echipajul se transferă pe planoare spațiale, care sunt desprinse de restul navei, care continuă să înconjoare Pământul. Planorul intră în atmosfera Pământului și, manevrând aripi retractabile, coboară.
Când zburați cu motorul oprit, oamenii și obiectele de pe navă vor fi lipsite de greutate. Acest lucru prezintă un mare inconvenient. Designerii ar putea fi nevoiți să creeze gravitație artificială la bordul navei.
Nava prezentată în fig. 8 este construit exact pe acest principiu. Cele două componente ale sale, care decolează ca una, sunt apoi separate una de cealaltă, rămânând totuși conectate prin cabluri, iar cu ajutorul unor mici motoare rachete sunt conduse într-o mișcare circulară în jurul unui centru de greutate comun (Fig. 6). După ce viteza de rotație necesară este atinsă, motoarele sunt oprite și mișcarea continuă prin inerție. Forța centrifugă care apare în acest caz, conform ideii lui Tsiolkovsky, ar trebui să înlocuiască călătoria
O navă spațială folosită pentru zboruri pe orbită apropiată de Pământ, inclusiv sub control uman.
Toate navele spațiale pot fi împărțite în două clase: cu echipaj și lansate în modul de control de pe suprafața Pământului.
La începutul anilor 20. Secolului 20 K. E. Tsiolkovsky prezice încă o dată viitoarea explorare a spațiului cosmic de către pământeni. În lucrarea sa „Nava spațială” se menționează așa-numitele nave cerești, al căror scop principal este implementarea zborului spațial uman.
Primele nave spațiale din seria Vostok au fost create sub îndrumarea strictă a designerului general al OKB-1 (acum Corporația Rachetă și Spațială Energia) S.P. Korolev. Prima navă spațială cu echipaj personal „Vostok” a fost capabilă să livreze un om în spațiul cosmic pe 12 aprilie 1961. Acest cosmonaut a fost Yu. A. Gagarin.
Principalele obiective ale experimentului au fost:
1) studiul impactului condițiilor de zbor orbital asupra unei persoane, inclusiv performanța acesteia;
2) verificarea principiilor de proiectare a navelor spațiale;
3) dezvoltarea structurilor și sistemelor în condiții reale.
Masa totală a navei a fost de 4,7 tone, diametru - 2,4 m, lungime - 4,4 m. Dintre sistemele de bord cu care era echipată nava se pot distinge: sisteme de control (modurile automate și manuale); sistem de orientare automată către Soare și manual - către Pământ; sistem de susținere a vieții; sistem de control termic; sistem de aterizare.
Pe viitor, evoluțiile obținute în timpul implementării programului de nave spațiale Vostok au făcut posibilă crearea unora mult mai avansate. Până în prezent, „armada” navelor spațiale este foarte clar reprezentată de nava spațială de transport reutilizabilă americană „Shuttle”, sau Space Shuttle.
Este imposibil să nu menționăm dezvoltarea sovietică, care în prezent nu este folosită, dar ar putea concura serios cu nava americană.
Buran a fost numele programului Uniunii Sovietice de a crea un sistem spațial reutilizabil. Lucrările la programul Buran au început în legătură cu necesitatea creării unui sistem spațial reutilizabil ca mijloc de a descuraja un potențial adversar în legătură cu începerea proiectului american în ianuarie 1971.
Pentru implementarea proiectului, a fost creat NPO Molniya. În cel mai scurt timp posibil, în 1984, cu sprijinul a peste o mie de întreprinderi din toată Uniunea Sovietică, a fost creat prima copie la scară largă cu următoarele caracteristici tehnice: lungimea sa a fost mai mare de 36 m cu o anvergură de 24 de metri. m; greutate de pornire - mai mult de 100 de tone cu o greutate a sarcinii utile de până la
30 de tone
„Buran” avea o cabină presurizată în compartimentul nasului, care putea găzdui aproximativ zece persoane și majoritatea echipamentului pentru zborul pe orbită, coborâre și aterizare. Nava a fost echipată cu două grupe de motoare la capătul secțiunii de coadă și în fața carenei pentru manevră, pentru prima dată s-a folosit un sistem de propulsie combinat, care includea rezervoare de combustibil pentru oxidant și combustibil, controlul temperaturii de presurizare, admisie de lichid în gravitate zero, echipamente ale sistemului de control etc.
Primul și singurul zbor al navei spațiale Buran a fost efectuat pe 15 noiembrie 1988 într-un mod fără pilot, complet automat (de referință: Shuttle încă aterizează doar pe control manual). Din păcate, zborul navei a coincis cu vremurile grele care au început în țară, iar din cauza sfârșitului Războiului Rece și a lipsei de fonduri suficiente, programul Buran a fost închis.
Începutul unei serii de nave spațiale americane de tip „Shuttle” a fost pus în 1972, deși a fost precedat de un proiect al unei aeronave reutilizabile în două etape, a cărei etapă a fost similară cu un avion cu reacție.
Prima etapă a servit ca un accelerator, care, după ce a intrat pe orbită, și-a încheiat partea de sarcină și s-a întors pe Pământ cu echipajul, iar a doua etapă a fost o navă orbitală și, după finalizarea programului, s-a întors și la locul de lansare. Era vremea unei curse înarmărilor, iar crearea unei nave de acest tip era considerată veriga principală în această cursă.
Pentru a lansa nava, americanii folosesc un accelerator și motorul propriu al navei, combustibilul pentru care este plasat într-un rezervor de combustibil extern. Boosterele uzate după aterizare nu sunt reutilizate, cu un număr limitat de lansări. Din punct de vedere structural, nava din seria Shuttle este formată din mai multe elemente principale: avionul aerospațial Orbiter, rachete de rachetă reutilizabile și un rezervor de combustibil (de unică folosință).
Datorită unui număr mare de deficiențe și modificări de design, primul zbor al navei spațiale a avut loc abia în 1981. În perioada aprilie 1981 până în iulie 1982, o serie de teste de zbor orbital ale navei spațiale Columbia au fost efectuate în toate modurile de zbor. . Din păcate, într-o serie de zboruri din seria Shuttle, au fost tragedii.
În 1986, în timpul celei de-a 25-a lansări a lui Challenger, un rezervor de combustibil a explodat din cauza unui design imperfect al aparatului, în urma căruia toți cei șapte membri ai echipajului au murit. Abia în 1988, după ce au fost aduse o serie de modificări programului de zbor, a fost lansată nava spațială Discovery. Pentru a înlocui Challenger-ul, a fost pusă în funcțiune o nouă navă, Endeavour, care funcționează din 1992.
