บทนำ

จากวิชาฟิสิกส์ ฉันเรียนรู้ว่าการที่ร่างกายจะกลายเป็นดาวเทียมเทียมของโลก จะต้องบอกความเร็วเท่ากับ 8 km/s (I ความเร็วจักรวาล) หากความเร็วดังกล่าวถูกส่งไปยังวัตถุในแนวนอนใกล้กับพื้นผิวโลก หากไม่มีชั้นบรรยากาศ มันจะกลายเป็นดาวเทียมของโลกที่โคจรรอบมันในวงโคจรเป็นวงกลม

มีเพียงจรวดอวกาศที่ทรงพลังเพียงพอเท่านั้นที่สามารถสื่อสารความเร็วดังกล่าวกับดาวเทียมได้ ปัจจุบันดาวเทียมประดิษฐ์หลายพันดวงกำลังโคจรรอบโลก!

และเพื่อที่จะไปถึงดาวเคราะห์ดวงอื่น ยานอวกาศจะต้องได้รับแจ้งความเร็วของอวกาศ II ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 11.6 กม./วินาที! ตัวอย่างเช่น หากต้องการไปถึงดาวอังคาร ซึ่งชาวอเมริกันกำลังจะไปถึงเร็วๆ นี้ คุณต้องบินด้วยความเร็วสูงถึง 8 เดือนครึ่ง! และนั่นไม่นับทางกลับสู่โลก

สิ่งที่ควรเป็นโครงสร้างของยานอวกาศเพื่อให้บรรลุความเร็วที่มหาศาลเช่นนี้! หัวข้อนี้ทำให้ฉันสนใจมาก และฉันตัดสินใจที่จะเรียนรู้รายละเอียดปลีกย่อยทั้งหมดเกี่ยวกับการออกแบบยานอวกาศ ปรากฏว่าปัญหาของการออกแบบที่ใช้งานได้จริงทำให้เกิดเครื่องบินรูปแบบใหม่และจำเป็นต้องมีการพัฒนาวัสดุใหม่ ซึ่งจะสร้างปัญหาใหม่และเผยให้เห็นประเด็นที่น่าสนใจมากมายของปัญหาเก่าทั้งในการวิจัยพื้นฐานและการวิจัยประยุกต์

วัสดุ

พื้นฐานของการพัฒนาเทคโนโลยีคือความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของวัสดุ ยานอวกาศทั้งหมดใช้วัสดุที่หลากหลายในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จำนวนวัสดุที่ศึกษาและคุณลักษณะที่เราสนใจเพิ่มขึ้นอย่างมาก การเติบโตอย่างรวดเร็วของจำนวนวัสดุทางเทคนิคที่ใช้ในการสร้างยานอวกาศ ตลอดจนการพึ่งพาอาศัยกันที่เพิ่มขึ้นของการออกแบบยานอวกาศและคุณสมบัติของวัสดุได้แสดงไว้ในตาราง 1. ในปี 1953 อะลูมิเนียม แมกนีเซียม ไททาเนียม เหล็ก และโลหะผสมพิเศษเป็นที่สนใจของวัสดุการบินเป็นหลัก ห้าปีต่อมาในปี 2501 มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิทยาศาสตร์จรวด ในปีพ.ศ. 2506 วัสดุแต่ละกลุ่มเหล่านี้ได้รวมองค์ประกอบหรือส่วนประกอบหลายร้อยรายการเข้าด้วยกัน และจำนวนวัสดุที่น่าสนใจก็เพิ่มขึ้นหลายพัน ปัจจุบันจำเป็นต้องมีวัสดุใหม่และปรับปรุงให้ดีขึ้นเกือบทุกที่ และสถานการณ์ไม่น่าจะเปลี่ยนแปลงในอนาคต

ตารางที่ 1

วัสดุที่ใช้ในโครงสร้างยานอวกาศ

วัสดุ
เบริลเลียม
วัสดุการจัดการความร้อน
วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก
วัสดุไฟฟ้าโซลาร์เซลล์
สารเคลือบป้องกัน
เซรามิกส์
วัสดุเสริมแรงด้วยเกลียว
สารเคลือบเป่าออกไป (วัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน)
วัสดุชั้น
โพลีเมอร์
โลหะทนไฟ
โลหะผสมพิเศษ
โลหะผสมไททาเนียม
แมกนีเซียมอัลลอยด์
โลหะผสมอลูมิเนียม

ความต้องการความรู้ใหม่ในสาขาวัสดุศาสตร์และเทคโนโลยีวัสดุนั้นสอดคล้องกับมหาวิทยาลัย บริษัทเอกชน องค์กรวิจัยอิสระ และหน่วยงานของรัฐต่างๆ ตารางที่ 2 ให้แนวคิดบางประการเกี่ยวกับธรรมชาติและขอบเขตของการวิจัยอย่างต่อเนื่องของ NASA เกี่ยวกับวัสดุใหม่ งานเหล่านี้มีทั้งการวิจัยขั้นพื้นฐานและประยุกต์ ความพยายามที่ยิ่งใหญ่ที่สุดมีความเข้มข้นในด้านการวิจัยพื้นฐานในฟิสิกส์และเคมีของสถานะของแข็ง โครงสร้างอะตอมของสสาร ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแรงระหว่างอะตอม การเคลื่อนที่ของอะตอม และโดยเฉพาะอย่างยิ่งอิทธิพลของข้อบกพร่องที่เทียบได้กับขนาดของอะตอมเป็นที่สนใจ

ตารางที่ 2

โครงการวิจัยวัสดุ

หมวดหมู่ถัดไปประกอบด้วยวัสดุโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง เช่น ไททาเนียม อะลูมิเนียมและเบริลเลียม โลหะผสมที่ทนความร้อนและทนไฟ เซรามิกและโพลีเมอร์ กลุ่มพิเศษควรรวมวัสดุสำหรับการบินขนส่งด้วยความเร็วเหนือเสียง

มีความสนใจเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในหมวดหมู่ของวัสดุที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในโครงการ NASA กำลังดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับตัวนำยิ่งยวดและเลเซอร์ ในกลุ่มเซมิคอนดักเตอร์จะทำการศึกษาทั้งวัสดุอินทรีย์และอนินทรีย์ การวิจัยกำลังดำเนินการในด้านเทอร์โมอิเล็กทรอนิกส์

ในที่สุด โครงการวิจัยวัสดุก็จบลงด้วยการพิจารณาโดยทั่วไปเกี่ยวกับการใช้วัสดุในทางปฏิบัติ

เพื่อแสดงศักยภาพการใช้งานของผลการวิจัยวัสดุในอนาคต ฉันจะเน้นการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาอิทธิพลของการจัดเรียงอะตอมในอวกาศต่อคุณสมบัติเสียดทานของโลหะ

หากสามารถลดแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวโลหะที่สัมผัสได้ จะทำให้สามารถปรับปรุงกลไกเกือบทุกประเภทด้วยชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ ในกรณีส่วนใหญ่ ความเสียดทานระหว่างพื้นผิวการผสมพันธุ์จะสูงและมีการหล่อลื่นเพื่อลดแรงเสียดทาน อย่างไรก็ตาม การทำความเข้าใจกลไกการเสียดสีระหว่างพื้นผิวที่ไม่หล่อลื่นก็เป็นเรื่องที่น่าสนใจเช่นกัน

รูปที่ 1 นำเสนอผลการวิจัยบางส่วนที่ดำเนินการที่ศูนย์วิจัยลูอิส การทดลองดำเนินการในสภาวะสุญญากาศสูง เนื่องจากก๊าซในชั้นบรรยากาศทำให้เกิดมลพิษต่อพื้นผิวและเปลี่ยนคุณสมบัติการเสียดสีอย่างมาก ข้อสรุปสำคัญประการแรกคือ ลักษณะการเสียดสีของโลหะบริสุทธิ์ขึ้นอยู่กับโครงสร้างอะตอมตามธรรมชาติของโลหะนั้นสูง (ดูทางด้านซ้ายของรูปที่ 1) เมื่อโลหะแข็งตัว อะตอมของบางชนิดจะก่อตัวเป็นโครงตาข่ายหกเหลี่ยม ในขณะที่อะตอมของอะตอมอื่นๆ จะก่อตัวเป็นลูกบาศก์หนึ่ง มีการแสดงให้เห็นว่าโลหะที่มีโครงตาข่ายหกเหลี่ยมมีแรงเสียดทานน้อยกว่าโลหะที่มีโครงตาข่ายลูกบาศก์มาก

รูปที่ 1 ผลกระทบของโครงสร้างอะตอมต่อแรงเสียดทานแบบแห้ง (ไม่มีการหล่อลื่น)

รูปที่ 2 ข้อกำหนดสำหรับวัสดุทนความร้อน

จากนั้นจึงทำการตรวจสอบโลหะจำนวนหนึ่ง ซึ่งอะตอมของอะตอมจะอยู่ที่ยอดของปริซึมหกเหลี่ยมที่มีระยะห่างต่างกันระหว่างฐานของพวกมัน จากการศึกษาพบว่าแรงเสียดทานลดลงเมื่อความสูงของปริซึมเพิ่มขึ้น (ดูส่วนกลางของรูปที่ 1) โลหะที่มีอัตราส่วนระยะห่างสูงสุดระหว่างฐานของปริซึมกับระยะห่างระหว่างใบหน้าด้านข้างจะมีแรงเสียดทานน้อยที่สุด ผลการทดลองนี้สอดคล้องกับข้อสรุปของทฤษฎีการเสียรูปของโลหะ

ในขั้นต่อไป ไทเทเนียมได้รับเลือกให้เป็นเป้าหมายของการศึกษา ซึ่งทราบกันว่ามีโครงสร้างหกเหลี่ยมและมีลักษณะเสียดทานต่ำ เพื่อปรับปรุงลักษณะเสียดทานของไททาเนียม พวกเขาเริ่มศึกษาโลหะผสมของมันกับโลหะอื่น ๆ ซึ่งควรจะเพิ่มขนาดของโครงตาข่ายปรมาณู ตามที่คาดไว้ ด้วยระยะห่างระหว่างฐานของปริซึมที่เพิ่มขึ้น ความเสียดทานลดลงอย่างรวดเร็ว (ดูทางด้านขวาของรูปที่ 1) ขณะนี้มีการทดลองเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของไททาเนียมอัลลอยด์ ตัวอย่างเช่น เราสามารถ "สั่ง" โลหะผสมได้ นั่นคือ ใช้การอบชุบด้วยความร้อนเพื่อจัดเรียงอะตอมของธาตุต่าง ๆ ให้เหมาะสมยิ่งขึ้น และสำรวจว่าสิ่งนี้จะส่งผลต่อการเสียดสีอย่างไร ความก้าวหน้าครั้งใหม่ในด้านนี้จะเพิ่มความน่าเชื่อถือของเครื่องจักรที่มีชิ้นส่วนที่หมุนได้ และน่าจะเปิดโอกาสอันยิ่งใหญ่ในอนาคต

แม้ว่าอาจดูเหมือนว่าเราก้าวหน้าไปมากเมื่อเร็วๆ นี้ในการพัฒนาวัสดุทนความร้อน ความคืบหน้าในการสำรวจอวกาศในอีก 35 ปีข้างหน้าจะเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการพัฒนาวัสดุใหม่ที่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลาหลายชั่วโมง และ ในบางกรณีและหลายปี

รูปที่ 2 แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้มีความสำคัญเพียงใด แกน y แสดงเวลาทำงานเป็นชั่วโมง และ abscissa แสดงอุณหภูมิในการทำงานเป็นองศาเซลเซียส ในบริเวณแรเงาตั้งแต่ 1100 ถึง 3300 องศาเซลเซียส วัสดุโลหะชนิดเดียวที่สามารถใช้ได้คือโลหะทนไฟ บนแกน y เส้นแนวนอนจะทำเครื่องหมายระยะเวลาของงานเท่ากับหนึ่งปี พื้นที่ของพารามิเตอร์การทำงานของเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ถูก จำกัด ด้วยอุณหภูมิตั้งแต่ 2100 ถึง 3200 ° C และระยะเวลาการทำงานตั้งแต่ 15 นาทีถึง 6 ชั่วโมง (ตัวเลขเหล่านี้เป็นตัวเลขโดยประมาณและให้ไว้เพื่อเป็นแนวทางในการกำหนดขอบเขตของพารามิเตอร์การทำงานเท่านั้น)

พื้นที่ที่มีคำว่า "เครื่องบินไฮเปอร์โซนิก" ระบุว่าสภาพการทำงานของวัสดุผิวหนัง ต้องใช้เวลาทำงานนานกว่ามาก สำหรับยานอวกาศที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ จะมีเวลาการทำงานเพียง 60 ถึง 80 ชั่วโมง แต่ในความเป็นจริง อาจต้องใช้เวลาดำเนินการหลายพันชั่วโมงในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 1320 ถึง 1650 ° C และอื่นๆ

ตามรูปที่ 2 เราสามารถตัดสินความสำคัญของโลหะทนไฟในการแก้ปัญหาที่เกิดจากโครงการสำรวจอวกาศ มีการใช้วัสดุเหล่านี้บางส่วนแล้ว และฉันแน่ใจว่าวัสดุเหล่านี้จะได้รับการปรับปรุงและมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป

บางครั้งได้ยินมาว่าเทคโนโลยีวัสดุสมัยใหม่ไม่ใช่วิทยาศาสตร์ แต่เป็นงานศิลปะที่มีการพัฒนาอย่างสูง บางทีนี่อาจเป็นความจริงบางส่วน แต่ฉันแน่ใจว่าวัสดุศาสตร์และเทคโนโลยีได้มาถึงระดับการพัฒนาที่สูงมากแล้วและจะมีบทบาทสำคัญในชีวิตของประเทศของเรา

โครงสร้างยานอวกาศ

คราวนี้มาที่ประเด็นการออกแบบยานอวกาศกัน รูปที่ 3 แสดงปัญหาการออกแบบหลักที่เกิดขึ้นในการออกแบบยานยิงและยานอวกาศที่ทันสมัย ซึ่งรวมถึง: โหลดที่กระทำต่อโครงสร้าง พลศาสตร์การบินและกลไก การพัฒนาโครงสร้างที่ทนต่อโหลดความร้อนสูง การปกป้องจากผลกระทบของสภาวะนอกอวกาศตลอดจนการพัฒนาการออกแบบใหม่และการผสมผสานวัสดุสำหรับการใช้งานในอนาคต

รูปที่ 3 โครงสร้างยานอวกาศ

การพัฒนาการออกแบบยานอวกาศยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา และขึ้นอยู่กับประสบการณ์ในการออกแบบเครื่องบินและขีปนาวุธ จากรูปที่ 4 ตามมาว่ายานยิงจรวดสมัยใหม่ขนาดใหญ่มีความเกี่ยวข้องกับขีปนาวุธนำวิถีหลายประการ ลักษณะเด่นของโครงแบบต่างๆ ได้แก่ การยืดตัวขนาดใหญ่ ซึ่งช่วยลดแรงต้านของชั้นบรรยากาศ และปริมาณเชื้อเพลิงที่มาก น้ำหนักของจรวดสามารถอยู่ที่ 85 ถึง 90% ของน้ำหนักการเปิดตัวของยานยิง ความถ่วงจำเพาะของโครงสร้างมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นจึงเป็นเปลือกที่มีความยืดหยุ่นบางและมีผนังบาง ด้วยต้นทุนต่อหน่วยน้ำหนักที่สูงในปัจจุบันของน้ำหนักบรรทุกที่วางไว้ในวงโคจรหรือเส้นทางการบินไปยังดวงจันทร์และดาวเคราะห์ จึงเป็นประโยชน์อย่างยิ่งที่จะลดน้ำหนักของโครงสร้างหลักให้เหลือน้อยที่สุดที่ยอมรับได้ ปัญหาด้านการออกแบบจะรุนแรงยิ่งขึ้นในกรณีของการใช้ไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเป็นส่วนประกอบเชื้อเพลิง ซึ่งมีความถ่วงจำเพาะต่ำ อันเป็นผลมาจากความจำเป็นในการจัดวางเชื้อเพลิงในปริมาณมาก

รูปที่ 4 รถปล่อยขนาดใหญ่

ผู้ออกแบบยานพาหนะที่เปิดตัวในอนาคตจะต้องเผชิญกับความท้าทายใหม่ๆ มากมาย ยานเกราะมีแนวโน้มที่จะมีขนาดใหญ่กว่า ซับซ้อนกว่า และมีราคาแพงกว่า หากต้องการใช้ซ้ำโดยไม่มีค่าใช้จ่ายสูงสำหรับการขนส่งหรือซ่อมแซมการส่งคืน ต้องแก้ไขปัญหาการออกแบบที่สำคัญและเทคโนโลยีวัสดุ

ข้อกำหนดที่ผิดปกติสำหรับยานอวกาศประเภทต่าง ๆ ในอนาคตได้ทำให้การค้นหาการออกแบบและกระบวนการผลิตประเภทใหม่ ๆ เข้มข้นขึ้นแล้ว

ข้อกำหนดในการปกป้องจากอันตรายที่รอเราอยู่ในอวกาศ เช่น อุกกาบาต การแผ่รังสีที่แข็งและการแผ่รังสีความร้อน ได้เพิ่มความเข้มข้นให้กับการวิจัยอย่างมากโดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างการออกแบบยานอวกาศ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการเก็บรักษาไฮโดรเจนเหลวและของเหลวแช่แข็งอื่นๆ ในระยะยาว ไม่ควรให้มีการรั่วไหลของส่วนประกอบเชื้อเพลิงผ่านระบบระบายน้ำและรูอุกกาบาตในถังเชื้อเพลิง มีความก้าวหน้าอย่างมากในการพัฒนาวัสดุฉนวนที่มีค่าการนำความร้อนต่ำเป็นพิเศษ ขณะนี้สามารถจัดเก็บเชื้อเพลิงในช่วงเวลาที่ใช้บนแท่นยิงจรวดขีปนาวุธและการหมุนรอบโลกหลายครั้ง อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการจัดเก็บระยะยาวในอวกาศเป็นเวลานานถึงหนึ่งปี ปัญหาที่ซับซ้อนมากเกิดขึ้นที่เกี่ยวข้องกับการไหลเข้าของความร้อนผ่านองค์ประกอบโครงสร้างของถังและท่อส่ง

ปัญหาอื่นๆ ของการบินในอวกาศ เช่น ปัญหาการพับยานอวกาศขนาดใหญ่หรือบางส่วนของยานอวกาศในกระบวนการปล่อยสู่วงโคจรแล้วประกอบเข้าด้วยกันในอวกาศ จะต้องมีการออกแบบใหม่ด้วย ในเวลาเดียวกัน ทั้งแรงโน้มถ่วงและอากาศพลศาสตร์ไม่ได้กระทำต่อยานอวกาศในระหว่างการบินในอวกาศ ซึ่งขยายขอบเขตของโซลูชันการออกแบบที่เป็นไปได้ รูปที่ 5 แสดงตัวอย่างการออกแบบที่ไม่ธรรมดา ทำได้เฉพาะในอวกาศเท่านั้น นี่เป็นหนึ่งในตัวเลือกสำหรับกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่โคจรอยู่ ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่ากล้องโทรทรรศน์ที่มีอยู่บนโลกมาก

อุปกรณ์ดังกล่าวจำเป็นสำหรับการศึกษาการปล่อยคลื่นวิทยุตามธรรมชาติของดาว ดาราจักร และวัตถุท้องฟ้าอื่นๆ หนึ่งในย่านความถี่วิทยุที่น่าสนใจสำหรับนักดาราศาสตร์อยู่ในช่วง 10 MHz หรือต่ำกว่า คลื่นวิทยุที่มีความถี่นี้จะไม่ผ่านชั้นบรรยากาศรอบนอกของโลก ต้องใช้เสาอากาศแบบโคจรขนาดใหญ่มากเพื่อรับการปล่อยคลื่นวิทยุความถี่ต่ำ ด้านซ้ายของรูปที่ 5 แสดงการพึ่งพาของเส้นผ่านศูนย์กลางของเสาอากาศกับความถี่ของรังสีที่ได้รับ จะเห็นได้ว่าเมื่อความถี่ลดลง เส้นผ่านศูนย์กลางของเสาอากาศจะเพิ่มขึ้น และรับคลื่นวิทยุที่มีความถี่น้อยกว่า 10 MHz จำเป็นต้องใช้เสาอากาศที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางมากกว่า 1.5 กม.

รูปที่ 5. การออกแบบใหม่ เสาอากาศโคจร

เสาอากาศขนาดนี้ไม่สามารถขึ้นสู่วงโคจรได้ และน้ำหนักของเสาอากาศโดยใช้หลักการออกแบบแบบเดิมจะมีน้ำหนักเกินขีดความสามารถของยานเกราะที่ใหญ่ที่สุด แม้จะคำนึงถึงการไม่มีแรงโน้มถ่วง แต่การออกแบบเสาอากาศดังกล่าวก็ยังมีปัญหาอย่างมาก ตัวอย่างเช่น หากตัวสะท้อนแสงเสาอากาศทำจากอลูมิเนียมฟอยล์แข็งที่มีความหนาเพียง 0.038 มม. น้ำหนักของวัสดุพื้นผิวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเสาอากาศ 1.6 กม. จะเท่ากับ 214 ตัน โชคดีเนื่องจากความถี่ต่ำที่ได้รับ การปล่อยคลื่นวิทยุพื้นผิวของเสาอากาศสามารถทำเป็นตะแกรงได้ ความก้าวหน้าล่าสุดในด้านการออกแบบ openwork ขนาดใหญ่ช่วยให้ตาข่ายทำมาจากเส้นด้ายบาง ๆ ในกรณีนี้ วัสดุที่สร้างพื้นผิวของเสาอากาศจะมีน้ำหนักตั้งแต่ 90 ถึง 140 กก. การออกแบบนี้จะทำให้คุณสามารถวางเสาอากาศไว้ในวงโคจรแล้วประกอบเข้าด้วยกันได้ ในเวลาเดียวกัน เป็นไปได้ที่จะมั่นใจได้ว่ามีการบรรจุเสาอากาศอย่างแน่นหนาพร้อมกับระบบเสถียรภาพและระบบจ่ายไฟ

การแผ่รังสีอย่างแรงในอวกาศจะยังคงเป็นปัจจัยทำลายล้างหลักสำหรับยานอวกาศที่ปล่อยสู่อวกาศ การทำลายล้างนี้ส่วนหนึ่งเกิดจากการทิ้งระเบิดของยานอวกาศโดยโปรตอนพลังงานสูงในแถบรังสี เช่นเดียวกับเปลวสุริยะ การศึกษาผลกระทบที่เกิดจากการทิ้งระเบิดดังกล่าวบ่งชี้ถึงความจำเป็นในการศึกษาสาระสำคัญของกลไกการทำลายล้างและกำหนดลักษณะของวัสดุที่ใช้เป็นฉากป้องกัน

รูปที่ 6 หลักการตรวจคัดกรองใหม่
1 - ขดลวดตัวนำยิ่งยวด; 2 - สนามแม่เหล็ก 3 - ประจุบวกของยานอวกาศ; 4 - หน้าจอดูดซับ; 5 - การป้องกันพลาสม่า

การพัฒนาวิธีการป้องกันใหม่ควรรวมถึงการศึกษาความเป็นไปได้ของการป้องกันด้วยความช่วยเหลือของแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด ซึ่งจะทำให้สามารถลดน้ำหนักของอุปกรณ์ป้องกันได้อย่างมากและเพิ่มน้ำหนักบรรทุกของยานอวกาศสำหรับเที่ยวบินระยะยาว .

รูปที่ 6 แสดงให้เห็นแนวคิดใหม่นี้ เรียกว่าพลาสมาชีลด์ การรวมกันของสนามแม่เหล็กและไฟฟ้าสถิตใช้เพื่อเบี่ยงเบนอนุภาคที่มีประจุเช่นโปรตอนและอิเล็กตรอน พื้นฐานของการป้องกันด้วยพลาสม่าคือสนามแม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดตัวนำยิ่งยวดที่ค่อนข้างเบา ซึ่งล้อมรอบอุปกรณ์ทั้งหมด บนสถานีอวกาศ Toroidal ลูกเรือและอุปกรณ์อยู่ในโซนที่มีความแรงของสนามแม่เหล็กต่ำ ยานอวกาศมีประจุบวกโดยการฉีดอิเล็กตรอนเข้าไปในสนามแม่เหล็กโดยรอบ อิเล็กตรอนเหล่านี้มีประจุลบซึ่งมีขนาดเท่ากับประจุบวกของยานอวกาศ โปรตอนที่มีประจุบวกจากอวกาศรอบ ๆ อุปกรณ์จะถูกขับไล่โดยประจุบวกของอุปกรณ์ อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในอวกาศรอบ ๆ อุปกรณ์สามารถปลดปล่อยสนามไฟฟ้าสถิตได้ แต่สิ่งนี้ถูกป้องกันโดยสนามแม่เหล็กที่เบี่ยงเบนวิถีของพวกมัน

การพึ่งพาน้ำหนักของระบบป้องกันดังกล่าวต่อปริมาตรของยานอวกาศแสดงเป็นภาพกราฟิกในส่วนล่างของรูปที่ 6 สำหรับการเปรียบเทียบ จะกำหนดน้ำหนักที่สอดคล้องกันของหน้าจอป้องกัน ซึ่งเป็นชั้นของวัสดุบนเส้นทางการแผ่รังสี เนื่องจากต้องใช้สนามแม่เหล็กที่มีความเข้มปานกลางมากเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของการไหลของอิเล็กตรอน น้ำหนักของพลาสมาชิลด์ในกรณีทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 1/20 ของน้ำหนักของตะแกรงดูดซับแบบทั่วไป

แม้ว่าแนวคิดเรื่องการป้องกันพลาสม่ามีแนวโน้มดี แต่ก็ยังมีความไม่แน่นอนหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานในอวกาศ ในเรื่องนี้การศึกษาเชิงทฤษฎีและการทดลองเกี่ยวกับความไม่เสถียรที่เป็นไปได้ของเมฆอิเล็กตรอนหรือการมีปฏิสัมพันธ์กับฝุ่นและพลาสมาของจักรวาลกำลังดำเนินการอยู่ จนถึงตอนนี้ ยังไม่มีการค้นพบปัญหาพื้นฐานใดๆ และเราหวังได้ว่ารังสีคอสมิกสามารถตอบโต้ด้วยพลาสมาชีลด์ได้ ซึ่งลักษณะน้ำหนักจะดีกว่าการกำบังประเภทอื่นมาก

เข้าสู่บรรยากาศ

ให้เรามาพูดถึงปัญหาการเข้ามาของยานอวกาศในชั้นบรรยากาศของโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นกัน ปัญหาหลักที่นี่คือการป้องกันฟลักซ์ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ พลังงานจลน์ขนาดมหึมาของยานอวกาศจะต้องถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่น ซึ่งส่วนใหญ่เป็นพลังงานกลและความร้อน มิฉะนั้น อุปกรณ์จะไหม้หรือเสียหาย ความเร็วเข้ายานอวกาศอยู่ในช่วง 7.6 ถึง 18.3 กม./วินาที ที่ความเร็วต่ำกว่า ส่วนหลักของฟลักซ์ความร้อนคือฟลักซ์การพาความร้อน แต่ที่ความเร็วเหนือ ~ 12.2 กม./วินาที ฟลักซ์การแผ่รังสีความร้อนจากโช้คคันชักเริ่มมีบทบาทสำคัญ วัสดุป้องกันความร้อนสมัยใหม่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่ความเร็ว ~ 11 กม./วินาที สำหรับรถยนต์ที่มีอัตราส่วนการยกต่อการลากต่ำ อย่างไรก็ตาม ที่ความเร็วรายการตั้งแต่ 15.2 ถึง 18.3 กม./วินาที จำเป็นต้องมีวัสดุใหม่

รูปที่ 7 ช่วยให้เข้าใจว่าทำไมในอนาคต ในการแก้ปัญหาการกลับเข้าสู่บรรยากาศของยานอวกาศที่มีคนควบคุม ยานยนต์ที่สามารถพัฒนาลิฟต์ที่มีนัยสำคัญจะได้รับความสนใจอย่างมาก แกน y แสดงอัตราส่วนการยกต่อการลาก L/D (คุณภาพแอโรไดนามิก) ที่ความเร็วเหนือเสียง และ abscissa แสดงความเร็วในการเข้า สัญญาณแรกของแนวโน้มในการเพิ่มอัตราส่วนการยกต่อการลากมีให้เห็นในตัวอย่างของยานอวกาศเมอร์คิวรี ราศีเมถุน และอพอลโล ในอนาคตคาดว่าเที่ยวบินโคจรรอบโลกจะมีระดับความสูงเท่ากับวงโคจรแบบซิงโครนัส เรือที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกจากพื้นที่รอบนอกนี้จะมีความเร็วถึง 10.4 กม./วินาที (ในรูปที่ 7 เส้นแนวตั้งที่ระบุว่า "Synchronous Orbits")

ความเร็วในการเข้าของยานอวกาศที่บรรจุคนไว้ซึ่งกลับมาจากดาวเคราะห์ดวงอื่น เช่น ดาวอังคาร นั้นสูงกว่ามาก ด้วยการเลือกเวลายิงที่เหมาะสมและการใช้แรงโน้มถ่วงของดาวศุกร์ พวกมันทำความเร็วได้ 12.2 - 13.7 กม./วินาที ในขณะที่กลับจากดาวอังคารโดยตรง ความเร็วจะเกิน 15.2 กม./วินาที ความสนใจในความเร็วสูงนั้นสัมพันธ์กับความยืดหยุ่นที่มากขึ้นของวิธีการกลับจากดาวเคราะห์โดยตรง

รูปที่ 7 แนวโน้มที่จะเพิ่มคุณภาพอากาศพลศาสตร์ของยานอวกาศและความเร็วในการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก

เพื่อรักษาให้อยู่ในขอบเขตที่สมเหตุสมผล การบรรทุกเกินพิกัดที่ลูกเรือของยานอวกาศต้องเผชิญด้วยความเร็วสูงเช่นนี้ จำเป็นต้องเพิ่มแรงยกตามหลักอากาศพลศาสตร์เมื่อเปรียบเทียบกับยานอวกาศอพอลโล นอกจากนี้ การเพิ่มลิฟต์ (ที่ถูกต้องมากขึ้น L/D อัตราส่วนการยกต่อการลาก) ที่ความเร็วสูงจะขยายทางเดินเข้าที่อนุญาต ซึ่งแคบลงเป็นศูนย์สำหรับยานพาหนะที่เคลื่อนลงสู่พื้นด้วยขีปนาวุธ ด้วยการยกที่เพิ่มขึ้น ความแม่นยำในการหลบหลีกและการลงจอดก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของการบินของยานอวกาศด้วยลิฟต์คือการลงจอดและการลงจอดเอง ลักษณะการบินของยานอวกาศที่มีลิฟต์ยกที่ความเร็วต่ำนั้นแตกต่างจากเครื่องบินทั่วไปมากจนต้องสร้างเครื่องบินสองลำดังแสดงในรูปที่ 8 เพื่อศึกษาพวกมัน หน่วยบนมีดัชนี HL-10 และหน่วยล่าง M2-F2

ข้าว. 8. ยานพาหนะวิจัยทางอากาศ HL-10 และ M2-F2

อุปกรณ์เหล่านี้ควรได้รับการยกให้สูงประมาณ 14 กม. ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องบิน B-52 และลดลงด้วยความเร็วในการบินที่สอดคล้องกับจำนวนมัคสูงสุด 0.8 ยานพาหนะ HL-10 และ M2-F2 ติดตั้งเครื่องยนต์จรวดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ขนาดเล็ก ซึ่งช่วยให้จำลองอัตราส่วนการยกต่อการลากแบบแปรผันได้ ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องยนต์เหล่านี้ เป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนมุมเอียงของวิถีในระหว่างการลงจอด เช่นเดียวกับระยะขอบของความเสถียรคงที่ เพื่อที่จะกำหนดลักษณะการบินที่ดีที่สุดของยานอวกาศบรรจุคนในอนาคตที่มีรูปแบบคล้ายคลึงกัน เรือที่มีรูปร่างนี้จะมีน้ำหนักใกล้เคียงกับน้ำหนักของยานอวกาศในอนาคต และมีการสร้างเรือที่คล้ายกับแบบจำลองยานอวกาศเหล่านี้แล้ว นี่คือยานอวกาศโคจรรอบกระสวย

กระสวยอวกาศ

ยานอวกาศโคจร "รถรับส่ง" สามารถบินในชั้นบรรยากาศของโลกด้วยความเร็วเหนือเสียง ปีกของอุปกรณ์มีโครงหลายอัน ห้องนักบิน monocoque เสริมแรงเช่นปีกที่ทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ ประตูห้องเก็บสัมภาระทำจากวัสดุผสมกราไฟท์-อีพ็อกซี่ การป้องกันความร้อนของอุปกรณ์มีให้โดยกระเบื้องเซรามิกน้ำหนักเบาหลายพันชิ้น ซึ่งครอบคลุมส่วนต่างๆ ของพื้นผิวที่สัมผัสกับฟลักซ์ความร้อนขนาดใหญ่

ข้อสังเกตสุดท้าย

ฉันได้พยายามให้ภาพรวมคร่าวๆ เกี่ยวกับความก้าวหน้าล่าสุดในการพัฒนาวัสดุ โครงสร้าง และเทคนิคใหม่ๆ สำหรับการกลับเข้ายานอวกาศ ทำให้สามารถชี้ทิศทางสำหรับการวิจัยในอนาคตได้ และดูเหมือนว่าตัวฉันเองจะได้เรียนรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับปัญหาของการสำรวจอวกาศด้วยความช่วยเหลือจากยานอวกาศในขั้นปัจจุบันของการพัฒนามนุษย์

ในเมืองเล็ก ๆ แห่งหนึ่งซึ่งสูญหายไปในทะเลทรายของรัฐแคลิฟอร์เนีย มีมือสมัครเล่นเพียงคนเดียวที่ไม่รู้จักกำลังพยายามแข่งขันกับมหาเศรษฐีและบริษัทที่มีชื่อเสียงระดับโลกเพื่อสิทธิในการสร้างยานอวกาศเพื่อส่งสินค้าไปยังวงโคจรระดับต่ำของโลก เขามีผู้ช่วยไม่เพียงพอและทรัพยากรไม่เพียงพอ แต่ถึงแม้จะลำบากเพียงใด เขาจะพยายามทำให้งานของเขาสำเร็จลุล่วง

Dave Masten กำลังจ้องมองที่หน้าจอคอมพิวเตอร์ของเขา นิ้วของเขาเลื่อนไปเหนือปุ่มเมาส์ครู่หนึ่ง Dave รู้ว่าเขากำลังจะเปิดจดหมายจากหน่วยงาน DARPA และจดหมายฉบับนี้จะเปลี่ยนชีวิตเขาไม่ว่าจะพูดอะไรก็ตาม เขาจะได้รับเงินทุนหรือถูกบังคับให้ล้มเลิกความฝันไปตลอดกาล

สองข่าว

นี่คือจุดเปลี่ยนที่แท้จริง เพราะการมีส่วนร่วมในโครงการ XS-1 ที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก DARPA ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างเครื่องบินอวกาศไร้คนขับที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งสามารถทนต่อการยิง 10 ครั้งใน 10 วัน เร่งความเร็วได้มากกว่า 10 M และด้วย ความช่วยเหลือของขั้นตอนเพิ่มเติมส่งมอบให้กับน้ำหนักบรรทุกที่ต่ำซึ่งมีน้ำหนักมากกว่า 1.5 ตัน ในขณะเดียวกันค่าใช้จ่ายของการเปิดตัวแต่ละครั้งไม่ควรเกิน 5 ล้านเหรียญ Dave Masten - คนนอกนิรันดร์ผู้ลี้ภัยจาก Silicon Valley ผู้ประกอบการฤาษี ในอุตสาหกรรมอวกาศ - ไม่เคยใกล้เคียงกับการสร้างระบบพื้นที่เต็มรูปแบบเช่นนี้มาก่อน หากบริษัทของเขากลายเป็นหนึ่งในสามผู้เข้าร่วมโครงการ XS-1 เดฟจะได้รับเงินช่วยเหลือ 3 ล้านดอลลาร์ทันทีและอัดฉีดเงินเพิ่มเติมในปีหน้า และค่าสัญญาในอนาคตอาจเกิน 140 ล้านดอลลาร์!

ในกรณีที่ถูกปฏิเสธ บริษัทของ Dave จะยังคงเป็นบริษัทเล็กๆ ที่ไม่มีใครรู้จัก ลากชีวิตที่น่าสังเวชออกไปและทะนุถนอมความฝันอันบอบบางในการสร้างยานอวกาศโคจร แต่ที่แย่ไปกว่านั้นคือ จะพลาดโอกาสที่หายากที่จะตระหนักถึงแนวคิดของ Masten โครงการ spaceflight ของรัฐได้รับการสนับสนุนในอดีต (อันที่จริง นี่เป็นข้อกำหนด) ยานอวกาศที่ต้องใช้สนามบินหรือร่มชูชีพขนาดใหญ่เพื่อลงจอด Masten เสนอจรวดขึ้นบินในแนวดิ่งและแนวดิ่ง ซึ่งไม่ต้องใช้รางลงจอดหรือร่มชูชีพเพื่อกลับสู่พื้นโลก โครงการ XS-1 นำเสนอโอกาสที่ดีในการนำแนวคิดนี้ไปใช้ แต่ถ้าโชคดีหันหลังกลับและโอกาสที่จะเข้าร่วมกับแนวคิดนี้ก็ตกไปอยู่ที่อื่น ใครจะไปรู้ว่ารัฐบาลจะเปิดแหล่งเงินทุนใหม่ในอนาคตหรือไม่

ดังนั้น อีเมลหนึ่งฉบับ สองเส้นทางที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งหนึ่งในนั้นนำไปสู่อวกาศโดยตรง Masten คลิกเมาส์และเริ่มอ่าน - ช้าๆ เจาะลึกทุกคำ เมื่อเขาทำเสร็จแล้ว เขาหันไปหาวิศวกรที่อยู่ข้างหลังเขาและประกาศอย่างตรงไปตรงมาว่า “ฉันมีข่าวมาสองอย่าง ดีและร้าย ข่าวดีก็คือเราได้รับเลือกให้เข้าร่วมใน XS-1! ข่าวร้ายก็คือเราถูกเลือกสำหรับ XS-1”

Spaceport Cluster

ภูมิประเทศทางตอนเหนือของทะเลทรายโมฮาวีชวนให้นึกถึงฉากจากภาพยนตร์ภัยพิบัติ: ปั๊มน้ำมันร้าง ทาสีด้วยกราฟฟิตี และถนนแตก ซึ่งพบซากสัตว์กระดกในบางสถานที่ ตอกย้ำความประทับใจนี้เท่านั้น ภูเขาที่โบกสะบัดบนขอบฟ้าในระยะไกล ความร้อนจากดวงอาทิตย์ที่ไม่เอื้ออำนวย และท้องฟ้าสีครามไร้เมฆที่ดูเหมือนไม่มีที่สิ้นสุด

อย่างไรก็ตาม ความว่างเปล่าที่สับสนนี้เป็นการหลอกลวง: ทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกา ฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ด (R-2508) เป็นสนามทดสอบหลักในประเทศ ขณะนี้น่านฟ้าปิด 50,000 ตารางกิโลเมตรถูกตัดผ่านโดยเครื่องบินรบ เมื่อ 68 ปีที่แล้ว Chuck Yeager กลายเป็นนักบินคนแรกที่บินเกินความเร็วเสียงในการบินระดับควบคุม

อย่างไรก็ตาม การห้ามเที่ยวบินโดยสารและเครื่องบินเจ็ตส่วนตัวไม่มีผลกับผู้อยู่อาศัยในท่าเรือ Mojave Aerospace ที่อยู่ใกล้เคียง ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นท่าเรือพาณิชย์แห่งแรกของประเทศในปี 2547 Masten ก็ย้ายมาที่นี่ในปีเดียวกันนั้นเอง หลังจากเริ่มต้นทำงานในตำแหน่งวิศวกรซอฟต์แวร์ถูกซื้อโดย Cisco Systems ยักษ์ใหญ่ด้านการสื่อสาร จากอาคารว่างหลายแห่งที่ Dave มอบให้เมื่อเขาย้ายเข้ามา Dave เลือกค่ายทหารนาวิกโยธินที่ถูกทิ้งร้างซึ่งสร้างขึ้นในทศวรรษที่ 1940 ตัวอาคารต้องการการซ่อมแซมอย่างจริงจัง หลังคารั่ว ผนังและมุมต่างๆ ประดับด้วยใยแมงมุมอย่างหนาแน่น สำหรับเดฟ ที่นี่เป็นสถานที่ที่สมบูรณ์แบบ: ด้วยเพดานสูงหกเมตร เครื่องบินทั้งหมดที่เขาและพนักงานสามคนของเขากำลังสร้างในเวลานั้นสามารถใส่ที่นี่ได้ ข้อดีอีกอย่างคือความสามารถในการเดิมพันไซต์เปิดตัวหลายแห่งและดำเนินการทดสอบจากไซต์เหล่านั้น

เป็นเวลาหลายปีที่ Masten Space Systems เป็นที่รู้จักจากผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีอวกาศเพียงไม่กี่คนและเพื่อนบ้านเพียงไม่กี่คนในท่าเรืออวกาศ รวมถึงยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรมที่จัดตั้งขึ้น เช่น Scaled Composites ซึ่งริเริ่มการลงทุนภาคเอกชนในอวกาศ, Virgin Galactic ของ Richard Branson และ Vulcan Stratolaunch Systems Paul อัลเลน โรงเก็บเครื่องบินที่กว้างขวางของพวกเขาเต็มไปด้วยอุปกรณ์ที่ทันสมัยซึ่งมีราคาสูงกว่า MSS ทั้งหมดที่รวมกัน อย่างไรก็ตาม การแข่งขันดังกล่าวไม่ได้ขัดขวางการผลิตผลงานของ Masten ในปี 2552 จากการชนะ 1 ล้านดอลลาร์ในการแข่งขันที่จัดโดย NASA เพื่อสร้างยานลงจอดบนดวงจันทร์ หลังจากนั้นพวกเขาก็เริ่มพูดถึง บริษัท ทันทีและ Dave เริ่มได้รับคำสั่งซื้อ - นอกจาก NASA แล้วจรวดของเขาเริ่มได้รับความนิยมจากมหาวิทยาลัยที่มีชื่อเสียงในประเทศและแม้แต่ในกระทรวงกลาโหม - สำหรับการทดลองทางวิทยาศาสตร์ในระดับสูงและ การวิจัย.

แบบจำลองคอมพิวเตอร์ของยานอวกาศ XS-1 VTOL ที่ออกแบบโดย Masten Space Systems

หลังจากการรวมอย่างเป็นทางการในโปรแกรม XS-1 อำนาจของ MSS ก็แข็งแกร่งขึ้น - ในการแข่งขันกับ Boeing Corporation และบริษัทอุตสาหกรรมการทหารขนาดใหญ่ Northrop Grumman Masten ดูแข็งแกร่งมาก นอกจากยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรมเหล่านี้แล้ว Blue Origin ซึ่งเป็นบริษัทด้านการบินและอวกาศของเอกชนที่มี Jeff Bezos เป็นเจ้าของ ยังมีส่วนร่วมในโครงการนี้ผ่านการเป็นพันธมิตรกับ Boeing รวมถึง Scaled Composites และ Virgin Galactic ที่กล่าวถึงไปแล้ว โดยร่วมมือกับ Northrop Grumman MSS ตัดสินใจร่วมมือกับบริษัทขนาดเล็กอีกแห่งหนึ่งจาก Mojave - XCOR Aerospace ดังนั้น ในการแข่งขันเพื่อสร้างรถบรรทุกอวกาศที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ เดฟจึงต้องปะทะกับองค์กรที่เคารพนับถือและร่ำรวยที่สุด เหลือเวลาอีกเพียงสิบสามเดือนจนถึงขั้นต่อไป - การประเมินผลลัพธ์ขั้นกลางและการตัดสินใจในการระดมทุนเพิ่มเติม

ดีกว่าโบอิ้ง

อาคาร MSS อยู่ในสภาพเดียวกับเมื่อ Masten ครอบครอง หลังคายังคงรั่วอยู่ และคุณอาจบังเอิญไปเจอแมงมุมพิษ มีกล่องเครื่องมือรอบปริมณฑล นอกจากแบนเนอร์ที่มีชื่อบริษัท กระดานที่มีสมการ และธงชาติอเมริกาแล้ว ก็ไม่มีอะไรบนผนัง ศูนย์กลางของโรงเก็บเครื่องบินถูกครอบครองโดยจรวด Xaero-B ซึ่งวางอยู่บนขาโลหะสี่ขา ด้านบนมีถังทรงกลมปริมาตรสองถัง หนึ่งในนั้นเต็มไปด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์และอีกอันเต็มไปด้วยออกซิเจนเหลว สูงขึ้นเล็กน้อยในวงกลมคือถังเพิ่มเติมที่มีฮีเลียม สิ่งเหล่านี้จำเป็นสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์ของระบบควบคุมไอพ่นที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมตำแหน่งเชิงพื้นที่ของเรือ เครื่องยนต์ที่ด้านล่างของจรวดถูกติดตั้งใน gimbal เพื่อให้โครงสร้างที่เหมือนแมลงแปลก ๆ นี้บังคับทิศทางได้

พนักงานหลายคนกำลังยุ่งอยู่กับการเตรียม Xaero-B สำหรับการทดลองร่วมกับมหาวิทยาลัยโคโลราโด (โบลเดอร์ สหรัฐอเมริกา) ซึ่งมีแผนที่จะทดสอบว่าเรือสามารถสื่อสารกับกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและเข้าร่วมในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบได้หรือไม่

บริษัทของ Masten ดึงดูดวิศวกรเครื่องกลบางประเภทที่เป็นแฟนตัวยงในงานฝีมือของเขา “ฉันฝึกงานที่โบอิ้งในแผนกเครื่องยนต์สำหรับรุ่น 777” ไคล์ ไนเบิร์ก วิศวกรวัย 26 ปีกล่าว โบอิ้งเป็นบริษัทที่ดีมาก แต่บอกตามตรง ฉันไม่ชอบนั่งทำงานทั้งวัน ฉันคิดว่าอีก 40 ปีข้างหน้าในชีวิตของฉันจะเป็นแบบนี้ และฉันก็กลัวมาก ที่บริษัทเอกชนขนาดเล็กอย่าง MSS วิศวกรสามารถสัมผัสได้ถึงช่วงอารมณ์ทั้งหมดเมื่อนำความคิดของตนไปปฏิบัติ ตั้งแต่ความรู้สึกสบายไปจนถึงความผิดหวัง ไม่ค่อยได้เห็นแบบนี้ที่ไหน”

เติมน้ำมันที่จุดลากรองจ์

จุดสนใจหลักของ Masten คือการสร้างจรวดที่ออกแบบมาเพื่อบรรทุกสินค้า ไม่ใช่นักบินอวกาศ แต่เป็น "ม้าทำงาน" ตัวอย่างเช่น เรือดังกล่าวมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการขนส่งออกซิเจนและไฮโดรเจนจากพื้นผิวดวงจันทร์ไปยังปั๊มน้ำมัน ซึ่งวันหนึ่งจะถูกนำไปวางไว้ที่จุดลากรองจ์จุดใดจุดหนึ่งระหว่างโลกกับดวงจันทร์ นั่นคือเหตุผลที่ Masten วางหลักการพัฒนาของเขาในการขึ้นและลงในแนวดิ่ง "นี่เป็นวิธีเดียวที่ฉันรู้ที่จะทำงานบนพื้นผิวของวัตถุที่เป็นของแข็งในระบบสุริยะ" เขาอธิบาย “คุณไม่สามารถลงเครื่องบินหรือกระสวยอวกาศบนดวงจันทร์ได้!”

นอกจากนี้ VTOL ยังช่วยให้นำยานอวกาศกลับมาใช้ใหม่ได้ง่ายขึ้นอีกด้วย จรวดของ Masten บางลูกได้บินไปแล้วหลายร้อยเที่ยว และการเตรียมการสำหรับการเปิดตัวใหม่ใช้เวลาไม่เกินหนึ่งวัน ภายใต้เงื่อนไขของโปรแกรม XS-1 คุณต้องเปิดตัวสิบครั้งภายในสิบวัน สำหรับ MSS นี่เป็นเรื่องธรรมดามานานแล้ว ที่นี่ Dave ล้ำหน้าคู่แข่งมาก ซึ่งยังไม่เคยทำสำเร็จเลยแม้แต่ครั้งเดียว

ความอ่อนน้อมถ่อมตนและความขยันหมั่นเพียร

ดังนั้น DARPA จึงประกาศว่าผู้เข้าร่วมทั้งสามในโครงการ XS-1 ได้เข้ารับการรักษาในเฟส 1B ซึ่งแต่ละบริษัทจะได้รับเงินเพิ่มอีก 6 ล้านดอลลาร์ ภารกิจหลักของระยะที่ 1 คือการทำงานออกแบบและเตรียมโครงสร้างพื้นฐาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง จำเป็นต้องแสดงให้เห็นว่าบริษัทจะสามารถทำงานใน XS-1 ได้ ในระยะ 1B ผู้เข้าร่วมจะต้องดำเนินการทดลอง รวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้อง และปรับปรุงการออกแบบต่อไปเพื่อแสดงให้เห็นว่าพวกเขาวางแผนที่จะบรรลุเป้าหมายสุดท้ายอย่างไร ผลลัพธ์ระยะที่ 1B จะครบกำหนดในฤดูร้อนหน้า โดยเที่ยวบินแรกของ XS-1 สู่วงโคจรที่กำหนดไว้สำหรับปี 2018

ไม่ว่าผลลัพธ์ของการแข่งขันจะเป็นอย่างไร ความจริงที่ว่า Dave สามารถมาไกลได้ขนาดนี้อาจทำให้อุตสาหกรรมโครงการพื้นที่ส่วนตัวกลับหัวกลับหางได้ Hannah Kerner กรรมการบริหารของ Space Frontier Foundation และอดีตวิศวกรของ NASA กล่าวว่า "นี่คือตัวเปลี่ยนเกม" "DARPA ไม่เพียงแต่เปิดโอกาสให้บริษัทเอกชนเข้าร่วมในโครงการอวกาศของรัฐบาลเท่านั้น แต่ยังให้การยอมรับบริษัทขนาดเล็กที่เกิดใหม่ในฐานะผู้เล่นที่จริงจัง" แม้ว่าคุณจะลืมการมีส่วนร่วมใน XS-1 ไปชั่วขณะ MSS ก็ยังยากที่จะโทรหาบริษัทภายนอก ในเดือนสิงหาคม บริษัทได้เปิดสำนักงานแห่งใหม่ที่ Cape Canaveral ซึ่งเป็นศูนย์กลางอวกาศในฟลอริดา ซึ่งเพิ่งเริ่มทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางสำหรับการเปิดตัวพื้นที่เชิงพาณิชย์ ในศูนย์ธุรกิจเดียวกัน ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับศูนย์อวกาศเคนเนดี สำนักงานของ SpaceX ตั้งอยู่

อย่างไรก็ตาม MSS ยังคงขาดแคลนบุคลากรและทรัพยากร และยังคงเป็นกลุ่มวิศวกรที่โรแมนติกซึ่งเจาะ ค้อน และบัดกรีในโรงเก็บเครื่องบินซึ่งอยู่ติดกับบริษัทขนาดใหญ่ที่ร่ำรวย และคุณเริ่มหยั่งรากเพื่อพวกเขาโดยไม่ได้ตั้งใจ คุณต้องการให้พวกเขาประสบความสำเร็จ

"ฉันคิดว่าเราจะแข่งขันกับคู่แข่งของเราได้อย่างแน่นอน" นั่นคือทั้งหมดที่ Masten ตอบคำถามเกี่ยวกับโอกาสในการประสบความสำเร็จใน XS-1 เขาไม่เห็นเหตุผลที่จะสัญญากับภูเขาทองแม้ว่าเพื่อนร่วมงานของเขาหลายคนในร้านจะกลายเป็นนิสัยไปแล้ว หลายคนประสบความสำเร็จเพราะพูดได้ไพเราะ Dave ไม่ใช่หนึ่งในนั้น - เขาเป็นคนใจเย็น ขยัน เจียมเนื้อเจียมตัว แต่ก็เหมือนกับคู่แข่งของเขา เขามีความกระตือรือร้นอย่างยิ่งที่จะตระหนักถึงความคิดของเขา

วันนี้ เที่ยวบินในอวกาศไม่ใช่เรื่องราวที่น่าอัศจรรย์ แต่น่าเสียดายที่ยานอวกาศสมัยใหม่ยังคงแตกต่างจากที่แสดงในภาพยนตร์อย่างมาก

บทความนี้มีไว้สำหรับผู้ที่มีอายุมากกว่า 18 ปี

คุณอายุเกิน 18 แล้วหรือยัง

ยานอวกาศรัสเซียและ

ยานอวกาศแห่งอนาคต

ยานอวกาศ: มันคืออะไร

บน

ยานอวกาศมันทำงานอย่างไร?

มวลของยานอวกาศสมัยใหม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับความสูงที่พวกมันบิน งานหลักของยานอวกาศที่บรรจุคนคือความปลอดภัย

ยานพาหนะสืบเชื้อสาย SOYUZ กลายเป็นชุดอวกาศชุดแรกของสหภาพโซเวียต ในช่วงเวลานี้ มีการแข่งขันอาวุธระหว่างสหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริกา หากเราเปรียบเทียบขนาดและแนวทางในการก่อสร้าง ผู้นำของสหภาพโซเวียตก็ทำทุกอย่างเพื่อพิชิตพื้นที่อย่างรวดเร็ว เป็นที่ชัดเจนว่าเหตุใดจึงไม่สร้างอุปกรณ์ที่คล้ายกันในปัจจุบัน ไม่น่าเป็นไปได้ที่ใครบางคนจะดำเนินการสร้างตามโครงการที่ไม่มีพื้นที่ส่วนตัวสำหรับนักบินอวกาศ ยานอวกาศสมัยใหม่ติดตั้งทั้งห้องพักผ่อนสำหรับลูกเรือและแคปซูลร่อนลงซึ่งภารกิจหลักคือการทำให้นิ่มนวลที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในขณะที่ลงจอด

ยานอวกาศลำแรก: ประวัติศาสตร์แห่งการสร้างสรรค์

Tsiolkovsky ถือเป็นบิดาแห่งอวกาศอย่างถูกต้อง ตามคำสอนของเขา Goddrad ได้สร้างเครื่องยนต์จรวด

นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานในสหภาพโซเวียตเป็นคนแรกที่ออกแบบและเปิดตัวดาวเทียมประดิษฐ์ พวกเขายังเป็นคนแรกที่คิดค้นความเป็นไปได้ในการปล่อยสิ่งมีชีวิตสู่อวกาศ รัฐต่างตระหนักดีว่าสหภาพเป็นคนแรกที่สร้างเครื่องบินที่สามารถเข้าไปในอวกาศกับบุคคลได้ บิดาแห่งวิทยาศาสตร์จรวดถูกเรียกอย่างถูกต้องว่า Korolev ซึ่งลงไปในประวัติศาสตร์ในฐานะผู้ค้นพบวิธีเอาชนะแรงโน้มถ่วงและสามารถสร้างยานอวกาศที่มีคนควบคุมลำแรกได้ ทุกวันนี้ แม้แต่เด็กๆ ก็รู้ว่าเรือลำแรกที่มีคนอยู่บนเรือเปิดตัวในปีใด แต่มีเพียงไม่กี่คนที่จำการมีส่วนร่วมของราชินีในกระบวนการนี้

ลูกเรือและความปลอดภัยระหว่างเที่ยวบิน

ภารกิจหลักในวันนี้คือความปลอดภัยของลูกเรือ เพราะพวกเขาใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่ที่ระดับความสูงของเที่ยวบิน เมื่อสร้างเครื่องบิน สิ่งสำคัญที่ต้องทำคือโลหะ โลหะประเภทต่อไปนี้ใช้ในวิทยาศาสตร์จรวด:

1. อลูมิเนียม - ช่วยให้คุณเพิ่มขนาดของยานอวกาศได้อย่างมากเนื่องจากมีน้ำหนักเบา
2. เหล็ก - รองรับน้ำหนักบรรทุกทั้งหมดบนตัวเรือได้อย่างสมบูรณ์แบบ
3. ทองแดงมีค่าการนำความร้อนสูง
4. เงิน - ผูกทองแดงและเหล็กได้อย่างน่าเชื่อถือ
5. ถังสำหรับออกซิเจนเหลวและไฮโดรเจนทำจากไททาเนียมอัลลอยด์

ระบบช่วยชีวิตที่ทันสมัยช่วยให้คุณสร้างบรรยากาศที่คุ้นเคยสำหรับบุคคล เด็กผู้ชายหลายคนเห็นว่าพวกเขาบินไปในอวกาศได้อย่างไร โดยลืมไปว่านักบินอวกาศมีสัมภาระมากเกินไปในตอนเริ่มต้น

ยานอวกาศที่ใหญ่ที่สุดในโลก

ในบรรดาเรือรบ เครื่องบินรบ และยานสกัดกั้นนั้นได้รับความนิยมอย่างมาก เรือบรรทุกสินค้าสมัยใหม่มีการจัดประเภทดังต่อไปนี้:

1. โพรบเป็นเรือวิจัย
2. แคปซูล - ห้องเก็บสัมภาระสำหรับจัดส่งหรือปฏิบัติการกู้ภัยของลูกเรือ
3. โมดูลนี้เปิดตัวสู่วงโคจรโดยผู้ให้บริการไร้คนขับ โมดูลสมัยใหม่แบ่งออกเป็น 3 ประเภท
4. จรวด. ต้นแบบสำหรับการสร้างคือการพัฒนาทางทหาร
5. รถรับส่ง - โครงสร้างที่ใช้ซ้ำได้สำหรับการส่งมอบสินค้าที่จำเป็น
6. สถานีเป็นยานอวกาศที่ใหญ่ที่สุด ทุกวันนี้ ไม่เพียงแต่ชาวรัสเซียเท่านั้น แต่ยังรวมถึงฝรั่งเศส จีน และประเทศอื่นๆ ด้วย

Buran - ยานอวกาศที่ลงไปในประวัติศาสตร์

Vostok เป็นยานอวกาศลำแรกที่เข้าสู่อวกาศ หลังจากสหพันธ์วิทยาศาสตร์จรวดแห่งสหภาพโซเวียต การผลิตเรือโซยุซเริ่มต้นขึ้น ในเวลาต่อมา Clippers และ Rus ก็เริ่มมีการผลิตขึ้น สหพันธ์ให้ความหวังอย่างมากกับโครงการที่บรรจุคนเหล่านี้ทั้งหมด

ในปีพ.ศ. 2503 ยานอวกาศวอสตอคได้พิสูจน์ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ที่มนุษย์จะเข้าสู่อวกาศ เมื่อวันที่ 12 เมษายน พ.ศ. 2504 วอสตอค 1 โคจรรอบโลก แต่คำถามที่ว่าใครบินบนเรือ Vostok 1 ด้วยเหตุผลบางอย่างทำให้เกิดปัญหา บางทีความจริงก็คือเราไม่รู้ว่า Gagarin ทำการบินครั้งแรกบนเรือลำนี้หรือไม่? ในปีเดียวกันนั้นเป็นครั้งแรกที่ยานอวกาศ Vostok 2 เข้าสู่วงโคจรซึ่งมีนักบินอวกาศสองคนพร้อมกันซึ่งหนึ่งในนั้นไปไกลกว่ายานในอวกาศ มันเป็นความคืบหน้า และแล้วในปี 1965 Voskhod 2 ก็สามารถออกสู่อวกาศได้ ประวัติของเรือซันไรส์ 2 ถูกถ่ายทำ

Vostok 3 สร้างสถิติโลกใหม่สำหรับเวลาที่เรืออยู่ในอวกาศนานที่สุด เรือลำสุดท้ายในซีรีส์คือ Vostok 6

กระสวยอวกาศของอเมริกาในซีรีส์ Apollo เปิดโลกทัศน์ใหม่ ท้ายที่สุดในปี 1968 อพอลโล 11 เป็นคนแรกที่ลงจอดบนดวงจันทร์ วันนี้มีหลายโครงการสำหรับการพัฒนายานอวกาศแห่งอนาคต เช่น เฮอร์มีสและโคลัมบัส

Salyut เป็นชุดสถานีอวกาศระหว่างวงโคจรของสหภาพโซเวียต ศัลยยุทธ์ 7 ขึ้นชื่อเรื่องรถชน

ยานอวกาศลำต่อไปที่มีประวัติที่น่าสนใจคือ Buran ฉันสงสัยว่าตอนนี้เขาอยู่ที่ไหน ในปี 1988 เขาทำการบินครั้งแรกและครั้งสุดท้าย หลังจากวิเคราะห์และขนส่งซ้ำแล้วซ้ำเล่า เส้นทางการเคลื่อนที่ของ Buran ก็หายไป ตำแหน่งสุดท้ายของยานอวกาศ Buran ที่ทราบคือในโซซี งานนี้ถูก mothballed อย่างไรก็ตาม พายุรอบโครงการนี้ยังไม่สงบลง และชะตากรรมต่อไปของโครงการ Buran ที่ถูกทิ้งร้างก็เป็นที่สนใจของหลาย ๆ คน และในมอสโก อาคารพิพิธภัณฑ์แบบโต้ตอบได้ถูกสร้างขึ้นภายในแบบจำลองของยานอวกาศ Buran ที่ VDNKh

ราศีเมถุน - ชุดเรือของนักออกแบบชาวอเมริกัน พวกเขาเข้ามาแทนที่โครงการเมอร์คิวรีและสามารถสร้างเกลียวในวงโคจรได้

เรืออเมริกันที่มีชื่อว่ากระสวยอวกาศได้กลายเป็นกระสวยชนิดหนึ่งที่ทำการบินมากกว่า 100 เที่ยวบินระหว่างวัตถุ กระสวยอวกาศลำที่สองคือผู้ท้าชิง

ไม่มีใครสนใจประวัติศาสตร์ของดาวเคราะห์นิบิรุซึ่งเป็นที่รู้จักในฐานะเรือคุม Nibiru ได้เข้าใกล้ระยะทางที่อันตรายถึงโลกแล้วสองครั้ง แต่ทั้งสองครั้งก็หลีกเลี่ยงการชนกัน

Dragon เป็นยานอวกาศที่คาดว่าจะบินไปยังดาวอังคารในปี 2018 ในปี 2014 สหพันธ์โดยอ้างถึงลักษณะทางเทคนิคและสภาพของเรือมังกร ได้เลื่อนการเปิดตัวออกไป ไม่นานมานี้ มีอีกเหตุการณ์หนึ่งเกิดขึ้น: บริษัทโบอิ้งได้ออกแถลงการณ์ว่าได้เริ่มงานพัฒนาเกี่ยวกับการสร้างรถแลนด์โรเวอร์ด้วย

สเตชั่นแวกอนที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้คันแรกในประวัติศาสตร์คือการเป็นอุปกรณ์ที่เรียกว่าซารยา Zarya เป็นการพัฒนาครั้งแรกของเรือขนส่งที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งสหพันธ์ฯ มีความหวังสูงมาก

ความก้าวหน้าคือความเป็นไปได้ของการใช้การติดตั้งนิวเคลียร์ในอวกาศ เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ งานเริ่มเกี่ยวกับการขนส่งและโมดูลพลังงาน ในขณะเดียวกัน การพัฒนากำลังดำเนินอยู่ในโครงการ Prometheus ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดเล็กสำหรับจรวดและยานอวกาศ

เซินโจว 11 ของจีนเปิดตัวในปี 2559 โดยมีนักบินอวกาศสองคนใช้เวลา 33 วันในอวกาศ

ความเร็วของยานอวกาศ (กม./ชม.)

ความเร็วต่ำสุดที่คุณสามารถโคจรรอบโลกได้คือ 8 km / s ทุกวันนี้ ไม่จำเป็นต้องพัฒนาเรือที่เร็วที่สุดในโลก เนื่องจากเราอยู่ที่จุดเริ่มต้นของอวกาศ ท้ายที่สุดแล้วความสูงสูงสุดที่เราสามารถเข้าถึงได้ในอวกาศคือ 500 กม. บันทึกการเคลื่อนไหวที่เร็วที่สุดในอวกาศเกิดขึ้นในปี 2512 และจนถึงขณะนี้ยังไม่สามารถทำลายได้ บนยานอวกาศอพอลโล 10 นักบินอวกาศสามคนกำลังกลับบ้านหลังจากโคจรรอบดวงจันทร์ แคปซูลที่ควรจะส่งพวกเขาจากเที่ยวบินสามารถบรรลุความเร็ว 39.897 กม. / ชม. สำหรับการเปรียบเทียบ ลองพิจารณาว่าสถานีอวกาศบินได้เร็วแค่ไหน มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ มันสามารถพัฒนาได้ถึง 27,600 กม. / ชม.

ยานอวกาศที่ถูกทอดทิ้ง

ทุกวันนี้ สำหรับยานอวกาศที่ใช้งานไม่ได้ สุสานได้ถูกสร้างขึ้นในมหาสมุทรแปซิฟิก ซึ่งยานอวกาศที่ถูกทิ้งร้างหลายสิบลำสามารถหาที่หลบภัยสุดท้ายได้ ภัยพิบัติยานอวกาศ

ภัยพิบัติเกิดขึ้นในอวกาศ มักคร่าชีวิตผู้คน ที่บ่อยที่สุดและผิดปกติก็คืออุบัติเหตุที่เกิดขึ้นจากการชนกับเศษขยะในอวกาศ ในการชน วงโคจรของวัตถุจะเคลื่อนตัวและทำให้เกิดการชนและความเสียหาย ซึ่งมักส่งผลให้เกิดการระเบิด ภัยพิบัติที่มีชื่อเสียงที่สุดคือการเสียชีวิตของยานอวกาศ Challenger ของอเมริกา

เครื่องยนต์นิวเคลียร์สำหรับยานอวกาศ 2017

วันนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานในโครงการเพื่อสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าปรมาณู การพัฒนาเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการพิชิตอวกาศด้วยความช่วยเหลือของเครื่องยนต์โฟโตนิก นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียกำลังวางแผนที่จะเริ่มทดสอบเครื่องยนต์เทอร์โมนิวเคลียร์ในอนาคตอันใกล้นี้

ยานอวกาศของรัสเซียและสหรัฐอเมริกา

ความสนใจอย่างรวดเร็วในอวกาศเกิดขึ้นระหว่างสงครามเย็นระหว่างสหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริกา นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันรู้จักคู่แข่งที่คู่ควรในเพื่อนร่วมงานชาวรัสเซีย วิทยาศาสตร์จรวดของสหภาพโซเวียตยังคงพัฒนาต่อไป และหลังจากการล่มสลายของรัฐ รัสเซียก็กลายเป็นผู้สืบทอด แน่นอนว่ายานอวกาศที่นักบินอวกาศชาวรัสเซียบินนั้นแตกต่างอย่างมากจากเรือลำแรก ยิ่งไปกว่านั้น วันนี้ต้องขอบคุณการพัฒนาที่ประสบความสำเร็จของนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน ยานอวกาศจึงนำกลับมาใช้ใหม่ได้

ยานอวกาศแห่งอนาคต

วันนี้ มีความสนใจเพิ่มขึ้นในโครงการที่จะช่วยให้มนุษยชาติสามารถเดินทางได้ไกลขึ้น การพัฒนาสมัยใหม่ได้เตรียมเรือสำหรับการสำรวจอวกาศแล้ว

ยานอวกาศเปิดตัวจากที่ไหน?

การได้เห็นด้วยตาของคุณเองการเปิดตัวยานอวกาศในตอนเริ่มต้นนั้นเป็นความฝันของหลายๆ คน บางทีนี่อาจเป็นเพราะการเปิดตัวครั้งแรกไม่ได้นำไปสู่ผลลัพธ์ที่ต้องการเสมอไป แต่ด้วยอินเทอร์เน็ต เราสามารถเห็นได้ว่าเรือจะออกบินได้อย่างไร ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าผู้ที่ดูการปล่อยยานอวกาศที่บรรจุคนต้องอยู่ไกลพอ เราจึงจินตนาการได้ว่าเราอยู่ในจุดขึ้นเครื่อง

ยานอวกาศ: ข้างในเป็นอย่างไร?

ทุกวันนี้ ต้องขอบคุณการจัดแสดงของพิพิธภัณฑ์ เราจึงสามารถเห็นโครงสร้างของเรืออย่างโซยุซได้เป็นการส่วนตัว แน่นอน จากภายใน เรือลำแรกนั้นเรียบง่ายมาก การตกแต่งภายในของตัวเลือกที่ทันสมัยยิ่งขึ้นได้รับการออกแบบในโทนสีที่ผ่อนคลาย อุปกรณ์ของยานอวกาศใด ๆ ทำให้เราตกใจด้วยคันโยกและปุ่มมากมาย และสิ่งนี้เพิ่มความภาคภูมิใจให้กับผู้ที่สามารถจดจำว่าเรือทำงานอย่างไร และยิ่งไปกว่านั้น ได้เรียนรู้วิธีจัดการเรือด้วย

ตอนนี้ยานอวกาศอะไรกำลังบินอยู่?

ยานอวกาศใหม่ที่มีรูปลักษณ์ยืนยันว่าแฟนตาซีกลายเป็นความจริงแล้ว วันนี้จะไม่มีใครแปลกใจกับความจริงที่ว่าการเทียบท่าของยานอวกาศเป็นจริง และมีเพียงไม่กี่คนที่จำได้ว่าการเทียบท่าดังกล่าวครั้งแรกของโลกเกิดขึ้นในปี 2510...

Kostov Matvey

ผู้เข้าร่วมการอ่านทางวิทยาศาสตร์ในเมืองสำหรับเด็กวัยประถมในหัวข้อ "Space World" นักเรียนพูดถึงโครงสร้างของยานอวกาศ "Vostok", "Voskhod" และ "Soyuz"

ดาวน์โหลด:

ดูตัวอย่าง:

การอ่านทางวิทยาศาสตร์ของเมืองสำหรับเด็กวัยประถม

ส่วน "โลกอวกาศ"

หัวข้อ: "การออกแบบยานอวกาศ"

ชั้น 3 B MBOU-โรงยิมหมายเลข 2

ที่ปรึกษาวิทยาศาสตร์ Mosolova G.V. ครูประถม

Tula 2013

บทนำ

ฉันสนใจมากในการออกแบบยานอวกาศ ประการแรกเนื่องจากเป็นเครื่องมือขนาดใหญ่และซับซ้อนในการสร้างซึ่งนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรหลายคนกำลังทำงานอยู่ ประการที่สอง เป็นเวลาหลายชั่วโมงหรือหลายวัน เรือกลายเป็นบ้านของนักบินอวกาศ ซึ่งจำเป็นต้องมีสภาพของมนุษย์ตามปกติ - นักบินอวกาศต้องหายใจ ดื่ม กิน และนอน ระหว่างการบิน นักบินอวกาศต้องหมุนเรือและเปลี่ยนวงโคจรตามดุลยพินิจของเขาเอง กล่าวคือ เรือจะต้องควบคุมได้ง่ายเมื่อเคลื่อนที่ในอวกาศ ประการที่สาม ในอนาคต ฉันต้องการออกแบบยานอวกาศด้วยตัวเอง

ยานอวกาศดังกล่าวได้รับการออกแบบให้ส่งคนตั้งแต่หนึ่งคนขึ้นไปในอวกาศและกลับสู่โลกได้อย่างปลอดภัยหลังจากเสร็จสิ้นภารกิจ

ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับยานอวกาศนั้นเข้มงวดกว่ายานอวกาศอื่นๆ สภาพการบิน (แรง G, สภาพอุณหภูมิ, ความดัน, ฯลฯ ) จะต้องได้รับการบำรุงรักษาอย่างแม่นยำมากเพื่อไม่ให้เกิดภัยคุกคามต่อชีวิตมนุษย์

คุณลักษณะที่สำคัญของยานอวกาศที่บรรจุคนคือการมีระบบกู้ภัยฉุกเฉิน

ยานอวกาศที่บรรจุคนได้ถูกสร้างขึ้นในรัสเซีย สหรัฐอเมริกา และจีนเท่านั้น เนื่องจากภารกิจนี้มีความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายสูง และมีเพียงรัสเซียและสหรัฐอเมริกาเท่านั้นที่มีระบบยานอวกาศบรรจุคนแบบใช้ซ้ำได้

ในงานนี้ ฉันพยายามพูดคุยเกี่ยวกับการออกแบบยานอวกาศวอสตอค วอสคอด และโซยุซ

"ทิศตะวันออก"

ชุดของยานอวกาศโซเวียต "Vostok" ได้รับการออกแบบมาสำหรับเที่ยวบินบรรจุคนในวงโคจรใกล้โลก พวกเขาถูกสร้างขึ้นภายใต้การนำของนักออกแบบทั่วไป Sergei Pavlovich Korolev ตั้งแต่ปี 2501 ถึง 2506

การบินครั้งแรกของยานอวกาศวอสตอคกับ Yu.A. กาการินบนเรือเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 12 เมษายน พ.ศ. 2504 เป็นยานอวกาศลำแรกในโลกที่ทำให้สามารถบินด้วยคนเข้าไปในอวกาศได้

งานทางวิทยาศาสตร์หลักสำหรับยานอวกาศวอสตอคคือ: ศึกษาผลกระทบของเงื่อนไขการบินในวงโคจรต่อสภาพและประสิทธิภาพของนักบินอวกาศ การทดสอบการออกแบบและระบบ การทดสอบหลักการพื้นฐานของการสร้างยานอวกาศ

มวลรวมของยานอวกาศคือ 4.73 ตัน ความยาว 4.4 ม. และเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 2.43 ม.

เรือลำนี้ประกอบด้วยยานพาหนะเคลื่อนตัวทรงกลม (น้ำหนัก 2.46 ตันและเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.3 ม.) ซึ่งทำหน้าที่เป็นช่องโคจรและช่องเครื่องมือทรงกรวยด้วย ช่องต่างๆ เชื่อมต่อกันทางกลไกโดยใช้แถบโลหะและตัวล็อคพลุไฟ เรือติดตั้งระบบต่างๆ: การควบคุมอัตโนมัติและด้วยตนเอง การวางแนวอัตโนมัติไปยังดวงอาทิตย์ การวางแนวด้วยตนเองสู่พื้นโลก การช่วยชีวิต การควบคุมคำสั่งและตรรกะ แหล่งจ่ายไฟ การควบคุมความร้อน และการลงจอด เพื่อให้แน่ใจว่างานของมนุษย์ในอวกาศ เรือได้รับการติดตั้งอุปกรณ์ telemetry แบบอิสระและวิทยุสำหรับการตรวจสอบและบันทึกพารามิเตอร์ที่บ่งบอกถึงสถานะของนักบินอวกาศ โครงสร้างและระบบ อุปกรณ์คลื่นสั้นพิเศษและคลื่นสั้นสำหรับโทรศัพท์วิทยุแบบสองทาง การสื่อสารของนักบินอวกาศกับสถานีภาคพื้นดิน, ลิงค์วิทยุสั่งการ, อุปกรณ์โปรแกรมเวลา, ระบบโทรทัศน์ที่มีกล้องส่งสัญญาณสองตัวสำหรับการสังเกตนักบินอวกาศจากโลก, ระบบวิทยุสำหรับตรวจสอบพารามิเตอร์ของวงโคจรและการค้นหาทิศทางของยานอวกาศ , ระบบขับเคลื่อนเบรก TDU-1 และระบบอื่นๆ น้ำหนักของยานอวกาศร่วมกับระยะสุดท้ายของยานปล่อยคือ 6.17 ตัน และความยาวของยานอวกาศรวมกันคือ 7.35 ม.

รถลงจากพื้นมีหน้าต่างสองบาน ซึ่งหนึ่งในนั้นตั้งอยู่ที่ประตูทางเข้า เหนือศีรษะของนักบินอวกาศ และอีกบานหนึ่งติดตั้งระบบการวางแนวพิเศษบนพื้นตรงเท้าของเขา นักบินอวกาศที่สวมชุดอวกาศถูกวางไว้ในที่นั่งดีดออกพิเศษ ในขั้นตอนสุดท้ายของการลงจอด หลังจากเบรกรถในบรรยากาศที่ระดับความสูง 7 กม. นักบินอวกาศก็พุ่งออกจากห้องโดยสารและทำการลงจอดด้วยร่มชูชีพ นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ในการลงจอดมนุษย์อวกาศภายในยานโคตร ยานพาหนะโคตรมีร่มชูชีพของตัวเอง แต่ไม่มีเครื่องมือในการลงจอดแบบนุ่มนวลซึ่งคุกคามบุคคลที่อยู่ในนั้นด้วยรอยฟกช้ำร้ายแรงระหว่างการลงจอดร่วมกัน

ในกรณีที่ระบบอัตโนมัติล้มเหลว นักบินอวกาศสามารถเปลี่ยนไปใช้การควบคุมด้วยตนเองได้ เรือวอสตอคไม่ได้รับการดัดแปลงสำหรับเที่ยวบินที่มีคนควบคุมไปยังดวงจันทร์ และยังไม่อนุญาตให้มีเที่ยวบินของผู้ที่ไม่ได้รับการฝึกพิเศษอีกด้วย

"พระอาทิตย์ขึ้น"

ยานอวกาศ Voskhod หลายที่นั่งทำการบินในวงโคจรใกล้โลก เรือเหล่านี้ทำซ้ำกับเรือในซีรีส์ Vostok และประกอบด้วยยานเกราะทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.3 เมตรซึ่งนักบินอวกาศอาศัยอยู่และช่องเครื่องมือทรงกรวย (น้ำหนัก 2.27 ตัน ยาว 2.25 ม. และกว้าง 2.43 ม. ) ซึ่งประกอบด้วยถังน้ำมันเชื้อเพลิงและระบบขับเคลื่อน ในยานอวกาศ Voskhod-1 นักบินอวกาศนั่งลงโดยไม่มีชุดอวกาศเพื่อประหยัดพื้นที่ ลูกเรืออวกาศคนแรกคือผู้ออกแบบยานเกราะ Konstantin Feoktistov

"ยูเนี่ยน"

"โซยุซ" - ชุดยานอวกาศหลายที่นั่งสำหรับเที่ยวบินในวงโคจรใกล้โลก

จรวดโซยุซและคอมเพล็กซ์อวกาศเริ่มได้รับการออกแบบในปี 2505 เพื่อเป็นเรือของโครงการโซเวียตสำหรับบินรอบดวงจันทร์

เรือในซีรีส์นี้ประกอบด้วยสามโมดูล: ช่องเก็บของเครื่องมือ รถสำหรับลงเขา และห้องเอนกประสงค์

ระบบจ่ายไฟประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่

ยานพาหนะร่อนลงมีสถานที่สำหรับนักบินอวกาศ ระบบช่วยชีวิต ระบบควบคุม และระบบร่มชูชีพ ความยาวของช่องคือ 2.24 ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 2.2 ม. ช่องของใช้ในครัวเรือนมีความยาว 3.4 ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 2.25 ม.

บทสรุป

การพัฒนาที่ดีที่สุดและทันสมัยที่สุดของมนุษยชาติทั้งหมด เทคโนโลยีขั้นสูงล่าสุดและอุปกรณ์บนยานอวกาศถูกนำมาใช้ในยานอวกาศ

Vostok, Voskhod และ Soyuz ถูกแทนที่ด้วยสถานีวงโคจรขั้นสูงของคนรุ่นใหม่และความสามารถใหม่

พวกเขาเปิดหน้าอื่นในประวัติศาสตร์ของรัสเซียไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงจักรวาลวิทยาของโลกด้วย พวกเขารวมนักบินอวกาศจากหลายประเทศเข้าด้วยกัน

ต่อมามี "กระสวย", "บูราน" และยานอวกาศอื่นๆ ปรากฏขึ้น แต่ทั้งสามสิ่งนี้ได้อธิบายไว้ในงานของฉันซึ่งทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนาเครื่องบินสมัยใหม่

ฉันหวังเป็นอย่างยิ่งว่าเมื่อฉันโตขึ้น ฉันจะสามารถสร้างหรือช่วยสร้างยานอวกาศล้ำสมัยใหม่ที่จะบินไปยังกาแลคซี่ที่อยู่ห่างไกลออกไป

บรรณานุกรม

1. พจนานุกรมสารานุกรมของนักดาราศาสตร์รุ่นเยาว์ มอสโก 2549 เรียบเรียงโดย Erpylev N.P.;
2. สารานุกรมสำหรับเด็ก จักรวาลวิทยา มอสโก 2010
3. ผลงานยอดเยี่ยม ซีรีส์ "สารานุกรมการค้นพบและการผจญภัย". มอสโก 2008

โครงสร้างของยานอวกาศ "Vostok 1"

สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ -- ม.: สารานุกรมโซเวียต. 2512-2521.

1. เสาอากาศของระบบวิทยุสั่งการ 2. เสาอากาศสื่อสาร 3. ปลอกขั้วต่อไฟฟ้า 4. ประตูทางเข้า 5. ภาชนะใส่อาหาร 6. สายรัดคาง 7. เสาอากาศแบบริบบิ้น 8. มอเตอร์เบรค 9. เสาอากาศสื่อสาร 10. บริการฟักไข่ 11 ช่องใส่อุปกรณ์พร้อมระบบหลัก 12. สายไฟจุดระเบิด 13. กระบอกสูบระบบนิวแมติก (16 ชิ้น) สำหรับระบบช่วยชีวิต 14. ที่นั่งดีดออก 15. เสาอากาศวิทยุ 16. ช่องหน้าต่างพร้อมไกด์นำแสง 17. เทคโนโลยีฟักไข่ 18. กล้องโทรทัศน์. 19. การป้องกันความร้อนจากวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน 20. บล็อกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

รายละเอียดโดยย่อเกี่ยวกับเรือ

ทะเบียนเลขที่	2504-Mu-1/00103
วันที่และเวลาเริ่มต้น (เวลาสากล)	06h07น. 04/12/1961
จุดเริ่ม	Baikonur ไซต์ 1
เปิดตัวรถ
มวลเรือ (กก.)
พารามิเตอร์วงโคจรเริ่มต้น:
ความเอียงของวงโคจร (องศา)
ระยะเวลาหมุนเวียน (นาที)
เปริจี (กม.)
อาโพกี (กม.)
วันที่และเวลาที่นักบินอวกาศลงจอด (เวลาสากล)	07h55น. 04/12/1961
จุดลงจอด	ไปทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือ จากหมู่บ้าน Smelovka ภูมิภาค Saratov
เวลาบินของนักบินอวกาศ
ระยะทางที่เดินทาง (กม.)
จำนวนโคจรรอบโลก
สั้น ๆ เกี่ยวกับเที่ยวบิน	การบินประจำครั้งแรกสู่อวกาศ

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้แล้ว

1. Glushko V.P. "การพัฒนาวิทยาศาสตร์จรวดและอวกาศในสหภาพโซเวียต", มอสโก, 1987

2. สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ -- ม.: สารานุกรมโซเวียต. 2512-2521.

3. Bobkov V.N. จากประวัติศาสตร์การบินและอวกาศ ปัญหา 72 ยานอวกาศประเภท Vostok และ Voskhod การศึกษาทดลองตามพวกเขา

4. ยานอวกาศบรรจุคน "Vostok" และ "Voskhod" / ในหนังสือ " บริษัท จรวดและอวกาศ "Energia" ตั้งชื่อตาม S.P. Korolev B. m. [Korolev], 1996, หน้า 20 -118