giriiş

Fizik dersinden, bir cismin Dünya'nın yapay bir uydusu olabilmesi için 8 km / s'ye (I kozmik hız) eşit bir hız söylenmesi gerektiğini öğrendim. Bir cisme Dünya yüzeyine yakın yatay bir yönde böyle bir hız verilirse, o zaman bir atmosferin yokluğunda, Dünya'nın bir uydusu haline gelir ve onun etrafında dairesel bir yörüngede döner.

Sadece yeterince güçlü uzay roketleri, uydulara böyle bir hız iletebilir. Şu anda, Dünya'nın yörüngesinde binlerce yapay uydu var!

Ve diğer gezegenlere ulaşmak için, uzay aracının yaklaşık 11,6 km/s olan uzay hızı II'den haberdar olması gerekiyor! Örneğin, Amerikalıların yakında yapacakları Mars'a ulaşmak için, sekiz buçuk aydan fazla bir süre boyunca çok büyük bir hızla uçmanız gerekiyor! Ve bu, Dünya'ya dönüş yolunu saymıyor.

Bu kadar büyük, hayal edilemez hızlara ulaşmak için bir uzay aracının yapısı nasıl olmalıdır?! Bu konu beni çok ilgilendirdi ve uzay gemilerinin tasarımının tüm inceliklerini öğrenmeye karar verdim. Anlaşıldığı üzere, pratik tasarım sorunları yeni uçak biçimlerine yol açar ve yeni malzemelerin geliştirilmesini gerektirir, bu da yeni sorunlar yaratır ve hem temel hem de uygulamalı araştırmalarda eski sorunların birçok ilginç yönünü ortaya çıkarır.

malzemeler

Teknolojinin gelişiminin temeli, malzemelerin özelliklerinin bilgisidir. Tüm uzay araçları, çok çeşitli ortamlarda çeşitli malzemeler kullanır.

Son birkaç yılda, incelenen malzemelerin sayısı ve bizi ilgilendiren özellikleri önemli ölçüde arttı. Uzay aracının oluşturulmasında kullanılan teknik malzemelerin sayısındaki hızlı artışın yanı sıra uzay aracı tasarımlarının ve malzeme özelliklerinin artan karşılıklı bağımlılığı Tablo'da gösterilmektedir. 1. 1953 yılında havacılık malzemeleri olarak alüminyum, magnezyum, titanyum, çelik ve özel alaşımlar öncelikli olarak ilgi görüyordu. Beş yıl sonra, 1958'de roket biliminde yaygın olarak kullanıldılar. 1963'te, bu malzeme gruplarının her biri halihazırda yüzlerce eleman veya bileşen kombinasyonunu içeriyordu ve ilgilenilen malzemelerin sayısı birkaç bin arttı. Şu anda, hemen hemen her yerde yeni ve geliştirilmiş malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır ve durumun gelecekte değişmesi pek olası değildir.

tablo 1

Uzay aracı yapılarında kullanılan malzemeler

Malzeme
Berilyum
Termal Yönetim Malzemeleri
termoelektrik malzemeler
fotovoltaik malzemeler
Koruyucu kaplamalar
seramik
İplerle güçlendirilmiş malzemeler
Darbeli kaplamalar (ablatif malzemeler)
katmanlı malzemeler
polimerler
refrakter metaller
Özel Alaşımlar
titanyum alaşımları
magnezyum alaşımları
Alüminyum alaşımları

Malzeme bilimi ve malzeme teknolojisi alanındaki yeni bilgilere duyulan ihtiyaç, üniversitelerimiz, özel şirketlerimiz, bağımsız araştırma kuruluşlarımız ve çeşitli devlet organlarımız arasında yankı buluyor. Tablo 2, NASA'nın yeni materyallere yönelik devam eden araştırmalarının doğası ve kapsamı hakkında bir fikir vermektedir. Bu çalışmalar hem temel hem de uygulamalı araştırmaları içerir. En büyük çabalar katı hal fiziği ve kimyasındaki temel araştırmalar alanında yoğunlaşmıştır. Burada maddenin atomik yapısı, atomlar arası kuvvet etkileşimleri, atomların hareketi ve özellikle atomların büyüklüğü ile orantılı kusurların etkisi ilgi çekicidir.

Tablo 2

Malzeme Araştırma Programı

Bir sonraki kategori titanyum, alüminyum ve berilyum, ısıya dayanıklı ve ateşe dayanıklı alaşımlar, seramikler ve polimerler gibi yüksek özgül mukavemete sahip yapısal malzemeleri içerir. Özel bir grup, süpersonik ulaşım havacılığı için malzemeleri içermelidir.

NASA programında elektronikte kullanılan malzemeler kategorisine her geçen gün artan bir ilgi var. Süper iletkenler ve lazerler üzerinde araştırmalar devam etmektedir. Yarı iletken grubunda hem organik hem de inorganik malzemeler incelenir. Termoelektronik alanında da araştırmalar yapılmaktadır.

Son olarak, malzeme araştırma programı, malzemelerin pratik kullanımının çok genel bir değerlendirmesiyle sona ermektedir.

Gelecekte malzeme araştırmalarının sonuçlarının potansiyel uygulamalarını göstermek için, atomların uzaysal düzenlenişinin metallerin sürtünme özellikleri üzerindeki etkisinin incelenmesiyle ilgili çalışmalara odaklanacağım.

Temas halindeki metal yüzeyler arasındaki sürtünmeyi azaltmak mümkün olsaydı, bu, hareketli parçalarla hemen hemen her tür mekanizmayı iyileştirmeyi mümkün kılardı. Çoğu durumda, eşleşen yüzeyler arasındaki sürtünme yüksektir ve bunu azaltmak için yağlama uygulanır. Bununla birlikte, yağlanmamış yüzeyler arasındaki sürtünme mekanizmasını anlamak da büyük ilgi görmektedir.

Şekil 1, Lewis Araştırma Merkezinde yürütülen araştırmaların bazı sonuçlarını sunmaktadır. Atmosferik gazlar yüzeyleri kirlettiği ve sürtünme özelliklerini büyük ölçüde değiştirdiği için deneyler yüksek vakum koşullarında gerçekleştirilmiştir. İlk önemli sonuç, saf metallerin sürtünme özelliklerinin büyük ölçüde doğal atomik yapılarına bağlı olduğudur (bkz. Şekil 1'in sol tarafı). Metaller katılaştığında, bazılarının atomları altıgen bir uzaysal kafes oluştururken, diğerlerinin atomları kübik bir yapı oluşturur. Altıgen kafesli metallerin, kübik kafesli metallerden çok daha az sürtünmeye sahip olduğu gösterilmiştir.

Şekil 1. Atom yapısının kuru sürtünme üzerindeki etkisi (yağlama olmadan).

İncir. 2. Isıya dayanıklı malzemeler için gereklilikler.

Daha sonra, atomları altıgen prizmaların tepelerinde, tabanları arasında farklı mesafelerde bulunan bir dizi metal araştırıldı. Çalışmalar, prizmaların yüksekliği arttıkça sürtünmenin azaldığını göstermiştir (bkz. Şekil 1'in orta kısmı). Prizmaların tabanları arasındaki mesafenin yan yüzler arasındaki mesafeye oranı maksimum olan metaller en az sürtünmeye sahiptir. Bu deneysel sonuç, metallerin deformasyon teorisinin sonuçlarıyla uyumludur.

Bir sonraki aşamada, çalışmanın amacı olarak altıgen bir yapıya ve zayıf sürtünme özelliklerine sahip olduğu bilinen titanyum seçilmiştir. Titanyumun sürtünme özelliklerini iyileştirmek için, varlığını atomik kafeslerin boyutunu arttırması gereken diğer metallerle alaşımlarını incelemeye başladılar. Beklendiği gibi, prizmaların tabanları arasındaki mesafenin artmasıyla sürtünme keskin bir şekilde azaldı (bkz. Şekil 1'in sağ tarafı). Titanyum alaşımlarının özelliklerini daha da geliştirmek için şu anda ek deneyler devam etmektedir. Örneğin, alaşımı "sipariş edebiliriz", yani. farklı elementlerin atomlarını daha uygun bir şekilde düzenlemek için ısıl işlem kullanmak ve bunun sürtünmeyi nasıl etkileyeceğini keşfetmek. Bu alandaki yeni gelişmeler, dönen parçalara sahip makinelerin güvenilirliğini artıracak ve muhtemelen gelecekte büyük olanaklar açacaktır.

Son zamanlarda ısıya dayanıklı malzemelerin geliştirilmesinde büyük adımlar atmış gibi görünsek de, önümüzdeki 35 yıl boyunca uzay araştırmalarında kaydedilen ilerleme, yüksek sıcaklıklarda saatlerce çalışabilen yeni malzemelerin geliştirilmesiyle yakından bağlantılı olacaktır. bazı durumlarda ve yıllarda.

Şekil 2 bunun ne kadar önemli olduğunu göstermektedir. Y ekseni çalışma süresini saat olarak, apsis ise çalışma sıcaklığını Santigrat derece olarak gösterir. 1100 ile 3300°C arasındaki gölgeli bölgede kullanılabilecek tek metalik malzeme ateşe dayanıklı metallerdir. Y ekseninde, yatay çizgi bir yıla eşit çalışma süresini gösterir. Bir nükleer roket motorunun çalışma parametrelerinin alanı, 2100 ila 3200 ° C arasındaki sıcaklıklar ve 15 dakika ila 6 saat arasındaki çalışma süresi ile sınırlıdır. (Bu rakamlar çok yaklaşık değerlerdir ve yalnızca çalışma parametrelerinin sınırlarını belirlemek için bir kılavuz olarak verilmiştir.)

"Hisonik uçak" yazılı alan, cilt malzemelerinin çalışma koşullarını karakterize eder. Bu çok daha uzun bir çalışma süresi gerektirir. Yeniden kullanılabilir uzay araçları için sadece 60 ila 80 saatlik çalışma süreleri belirtilir, ancak gerçekte 1320 ila 1650 ° C ve daha fazla sıcaklık aralığında binlerce saatlik çalışma süreleri gerekebilir.

Şekil 2'ye göre, uzay araştırma programının ortaya çıkardığı sorunları çözmek için refrakter metallerin önemi yargılanabilir. Bu malzemelerin bazıları halihazırda kullanımda ve eminim ki zamanla geliştirilecek ve daha da önemli hale gelecektir.

Bazen modern malzeme teknolojisinin gerçekten bir bilim değil, oldukça gelişmiş bir sanat olduğu duyulur. Belki bu kısmen doğrudur, ancak malzeme bilimi ve teknolojisinin zaten çok yüksek bir gelişme düzeyine ulaştığından ve ülkemizin yaşamında büyük rol oynayacağından eminim.

uzay aracı yapıları

Şimdi uzay aracı tasarlama konularına dönelim. Şekil 3, modern fırlatma araçlarının ve uzay araçlarının tasarımında ortaya çıkan ana tasarım sorunlarını göstermektedir. Bunlara şunlar dahildir: yapıya, uçuş dinamiklerine ve mekaniğine etki eden yükler; yüksek termal yüklere dayanabilecek yapıların geliştirilmesi; dış uzay koşullarının etkilerinden korunmanın yanı sıra gelecekteki uygulamalar için yeni tasarımların ve malzeme kombinasyonlarının geliştirilmesi.

Şek. 3. Uzay aracı yapıları.

Uzay aracı tasarımlarının geliştirilmesi, henüz geliştirmenin erken bir aşamasındadır ve uçak ve balistik füze tasarlama deneyimine dayanmaktadır. Şekil 4'ten, büyük modern fırlatma araçlarının birçok yönden balistik füzelerle ilgili olduğu anlaşılmaktadır. Konfigürasyonlarının ayırt edici özellikleri, atmosferik sürtünmeyi azaltan büyük bir uzama ve yakıt tarafından işgal edilen büyük bir hacmi içerir. İtici maddenin ağırlığı, fırlatma aracının fırlatma ağırlığının %85 ila %90'ı arasında olabilir. Yapının özgül ağırlığı çok küçüktür, bu nedenle esasen ince duvarlı esnek bir kabuktur. Yörüngeye fırlatılan bir yükün veya Ay'a ve gezegenlere giden bir uçuş yolunun birim ağırlığı başına günümüzün yüksek maliyeti ile, ana yapının ağırlığını kabul edilebilir bir minimuma indirmek özellikle faydalıdır. Düşük özgül ağırlığa sahip yakıt bileşenleri olarak sıvı hidrojen ve oksijen kullanılması durumunda tasarım sorunları daha da şiddetlidir ve bunun sonucunda yakıt yerleştirme için büyük hacimlere ihtiyaç vardır.

Şekil 4. Büyük fırlatma araçları.

Geleceğin fırlatma araçlarının tasarımcısı birçok yeni zorlukla karşılaşacak. Fırlatma araçlarının daha büyük, daha karmaşık ve daha pahalı olması muhtemeldir. Bunları iade nakliyesi veya onarım için yüksek maliyetler olmadan tekrar tekrar kullanmak için önemli tasarım ve malzeme teknolojisi sorunlarının çözülmesi gerekecektir.

Geleceğin farklı uzay aracı türleri için olağandışı gereksinimler, yeni tasarım türleri ve üretim süreçleri arayışını şimdiden yoğunlaştırdı.

Göktaşları, sert ve termal radyasyon gibi uzayda bizi bekleyen tehlikelerden korunmanın gereklilikleri, uzay aracı tasarımları oluşturmak amacıyla yapılan araştırmaları büyük ölçüde yoğunlaştırmaktadır. Örneğin, sıvı hidrojen ve diğer kriyojenik sıvıların uzayda uzun süreli depolanması sırasında, yakıt bileşenlerinin drenaj sistemi yoluyla sızıntısı ve yakıt tanklarındaki göktaşı delikleri pratikte hariç tutulmalıdır. Son derece düşük termal iletkenliğe sahip yalıtım malzemelerinin geliştirilmesinde önemli ilerleme kaydedilmiştir. Fırlatma rampasında harcanan süre ve Dünya etrafındaki birkaç tur boyunca yakıt depolaması sağlamak artık mümkün. Bununla birlikte, bir yıla kadar uzayda uzun süreli depolama sırasında, tankların ve boru hatlarının yapısal elemanları yoluyla ısı akışıyla ilgili çok karmaşık bir sorun ortaya çıkar.

Büyük uzay aracının veya parçalarının yörüngeye fırlatılma sürecinde katlanması ve daha sonra uzayda birleştirilmesi gibi uzay uçuşunun diğer sorunları da yeni tasarım çözümlerini gerektirecektir. Aynı zamanda, uzay uçuşu sırasında uzay aracına ne yerçekimi ne de aerodinamik kuvvetler etki etmez, bu da olası tasarım çözümlerinin yelpazesini genişletir. Şekil 5, yalnızca uzayda mümkün olan sıra dışı bir tasarım çözümünün bir örneğini göstermektedir. Bu, Dünya'da sağlanabilecek olanlardan çok daha büyük olan yörüngeli bir radyo teleskopu için seçeneklerden biridir.

Yıldızların, galaksilerin ve diğer gök cisimlerinin doğal radyo emisyonunu incelemek için bu tür cihazlara ihtiyaç vardır. Gökbilimcilerin ilgilendiği radyo frekans bantlarından biri 10 MHz ve altı aralığındadır. Bu frekanstaki radyo dalgaları dünyanın iyonosferinden geçmez. Düşük frekanslı radyo emisyonlarını almak için son derece büyük yörünge antenleri gerekir. Şekil 5'in sol tarafı, alınan radyasyonun frekansına anten çapının bağımlılığını göstermektedir. Frekans azaldıkça anten çapının arttığı ve frekansı 10 MHz'den az olan radyo dalgalarını alabilmek için çapı 1,5 km'den fazla olan antenlere ihtiyaç duyulduğu görülebilir.

Şekil 5. Yeni tasarımlar. yörünge antenleri.

Bu boyuttaki bir anten yörüngeye yerleştirilemez ve geleneksel tasarım ilkelerini kullanan ağırlığı, en büyük fırlatma araçlarının yeteneklerini çok aşacaktır. Yerçekiminin yokluğu dikkate alındığında bile, bu tür antenlerin tasarımı büyük zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Örneğin, anten reflektörü sadece 0.038 mm kalınlığında katı alüminyum folyodan yapılmışsa, o zaman 1,6 km anten çapına sahip yüzey malzemesinin ağırlığı 214 ton olacaktır.Neyse ki, alınan düşük frekans nedeniyle. radyo emisyonu, anten yüzeyi ızgara yapılabilir. Büyük ajur tasarımları alanındaki son gelişmeler, kafesin ince ipliklerden yapılmasını sağlar. Bu durumda antenin yüzeyini oluşturan malzeme 90 ila 140 kg ağırlığında olacaktır. Bu tasarım, anteni yörüngeye yerleştirmenize ve ardından monte etmenize izin verecektir. Aynı zamanda, stabilizasyon ve güç kaynağı sistemleri ile antenin yoğun bir şekilde paketlenmesini sağlamak mümkündür.

Uzaydaki sert radyasyon, uzaya fırlatılan uzay araçları için ana yıkıcı faktör olmaya devam edecek. Bu yıkım kısmen uzay araçlarının radyasyon kuşaklarındaki yüksek enerjili protonların yanı sıra güneş patlamaları tarafından bombalanmasından kaynaklanmaktadır. Bu tür bir bombardımandan kaynaklanan etkilerin incelenmesi, imha mekanizmalarının özünün incelenmesi ve koruyucu ekran olarak kullanılan malzemelerin özelliklerinin belirlenmesi gerektiğini göstermektedir.

Şekil 6. Yeni tarama ilkeleri.
1 - süper iletken bobinler; 2 - manyetik alan; 3 - uzay aracının pozitif yükü; 4 - emici ekran; 5 - plazma koruması.

Yeni koruma yöntemlerinin geliştirilmesi, koruyucu cihazların ağırlığını önemli ölçüde azaltmayı ve böylece uzun süreli uçuşlar için amaçlanan uzay aracının yükünü artırmayı mümkün kılacak süper iletken mıknatısların yardımıyla koruma olasılığının araştırılmasını da içermelidir. .

Şekil 6, plazma koruma adı verilen bu yeni fikri göstermektedir. Protonlar ve elektronlar gibi yüklü parçacıkları saptırmak için manyetik ve elektrostatik alanların bir kombinasyonu kullanılır. Plazma korumasının temeli, tüm aparatı çevreleyen nispeten hafif süper iletken bobinler tarafından oluşturulan manyetik alandır. Toroidal uzay istasyonlarında, mürettebat ve ekipman, düşük manyetik alan gücüne sahip bir bölgede bulunur. Uzay aracı, elektronların çevreleyen manyetik alana enjekte edilmesiyle pozitif olarak yüklenir. Bu elektronlar, uzay aracının pozitif yüküne eşit büyüklükte bir negatif yük taşır. Aygıtı çevreleyen dış uzaydan pozitif yük taşıyan protonlar, aygıtın pozitif yükü tarafından itilecektir. Aparatı çevreleyen boşlukta hareket eden elektronlar, elektrostatik alanı boşaltabilir, ancak bu, yörüngelerini büken manyetik alan tarafından engellenir.

Bu tür koruyucu sistemlerin ağırlığının uzay aracının hacmine bağımlılığı, Şekil 6'nın alt kısmında grafiksel olarak sunulmuştur. Karşılaştırma için, radyasyon yolu üzerinde bir malzeme tabakası olan koruyucu ekranın karşılık gelen ağırlıkları verilmiştir. Elektron akışının hareketini kontrol etmek için çok orta şiddette bir manyetik alan gerektiğinden, tipik durumlarda plazma kalkanının ağırlığı, geleneksel bir emici ekranın ağırlığının yaklaşık 1/20'si olacaktır.

Plazma kalkanı fikri umut verici olsa da, uzayda çalışmasıyla ilgili hala birçok belirsizlik var. Bu bağlamda, elektron bulutunun olası kararsızlığı veya toz ve kozmik plazma ile etkileşimi hakkında teorik ve deneysel çalışmalar yürütülmektedir. Şimdiye kadar, hiçbir temel zorluk keşfedilmedi ve kozmik radyasyonun, ağırlık özellikleri diğer ekranlama türlerinden çok daha iyi olacak olan plazma ekranlama ile karşılanabileceği umulabilir.

Atmosfere giriş

Şimdi uzay aracının Dünya'nın ve diğer gezegenlerin atmosferine girmesi sorununa dönelim. Buradaki asıl zorluk, elbette, atmosfere giriş sırasında ortaya çıkan ısı akışlarına karşı korumadır. Uzay aracının devasa kinetik enerjisi, başta mekanik ve termal olmak üzere diğer enerji biçimlerine dönüştürülmelidir, aksi takdirde aparat ya yanar ya da hasar görür. Uzay aracı giriş hızları 7,6 ila 18,3 km/s arasında değişmektedir. Daha düşük hızlarda, ısı akışının ana kısmı konvektif ısı akışıdır, ancak ~ 12.2 km/s'nin üzerindeki hızlarda, yay şokundan gelen ısı radyasyonu akışı önemli bir rol oynamaya başlar. Modern ısı koruma malzemeleri, kaldırma/sürükleme oranı düşük araçlarda ~11 km/s hıza kadar etkilidir, ancak 15,2 ila 18,3 km/s giriş hızlarında yeni malzemeler gereklidir.

Şekil 7, gelecekte, insanlı uzay aracının atmosferine yeniden giriş problemlerini çözmek için, önemli kaldırma geliştirebilen araçların neden büyük ilgi göreceğini anlamaya yardımcı olur. Y ekseni, hipersonik hızlarda kaldırma-sürükleme oranını L/D (aerodinamik kalite) gösterir ve apsis, giriş hızını gösterir. Kaldırma-sürükleme oranını artırmaya yönelik bir eğilimin ilk işaretleri, Mercury, Gemini ve Apollo uzay aracı örneğinde görülmektedir. Gelecekte, Dünya etrafındaki yörünge uçuşlarının senkronize yörüngelerin yüksekliğine ulaşması bekleniyor. Uzayın bu bölgesinden Dünya'nın atmosferine giren gemilerin hızları 10.4 km/sn'ye kadar olacaktır (Şekil 7'de "Eşzamanlı Yörüngeler" olarak adlandırılan dikey çizgi).

Mars gibi diğer gezegenlerden dönen insanlı uzay araçlarının giriş hızları çok daha yüksek. Uygun bir fırlatma zamanı seçimi ve Venüs'ün yerçekimi kullanımı ile 12,2 - 13,7 km/s'ye ulaşırken, Mars'tan doğrudan dönüşle hızları 15,2 km/s'yi aşıyor. Bu tür yüksek yeniden giriş hızlarına olan ilgi, doğrudan gezegenden dönüş yönteminin daha fazla esnekliği ile ilgilidir.

Şekil 7. Uzay aracının aerodinamik kalitesini ve Dünya atmosferine giriş hızını artırmaya yönelik eğilimler.

Bu kadar yüksek giriş hızlarında uzay aracı mürettebatının yaşadığı aşırı yüklenmeleri makul sınırlar içinde tutmak için, Apollo uzay aracına kıyasla aerodinamik kaldırma kuvvetini artırmak gerekir. Ek olarak, yüksek hızlarda kaldırma kuvvetinin artması (daha doğrusu, kaldırma-çekme oranı L/D), balistik inişli araçlar için sıfıra daralan izin verilen giriş koridorlarını genişletecektir. Kaldırmadaki artışla manevra ve iniş doğruluğu da artar. Uzay aracının asansörlü uçuşunun en önemli aşamalarından biri iniş yaklaşımı ve inişin kendisidir. Düşük hızlarda kaldırmalı uzay aracının uçuş özellikleri, geleneksel uçaklarınkinden o kadar farklıdır ki, onları incelemek için Şekil 8'de gösterilen iki uçağın inşa edilmesi gerekmiştir. Üst ünite HL-10 indeksine ve alt ünite M2-F2'ye sahiptir.

Pirinç. 8. Havadaki araştırma araçları HL-10 ve M2-F2.

Bu cihazların B-52 uçaklarının yardımıyla yaklaşık 14 km yüksekliğe yükseltilmesi ve 0,8'e kadar Mach sayısına karşılık gelen uçuş hızlarında düşürülmesi gerekiyor. HL-10 ve M2-F2 araçları, değişken kaldırma-sürükleme oranının simüle edilmesini sağlayan küçük hidrojen peroksit roket motorlarıyla donatılmıştır. Bu motorların yardımıyla, benzer bir konfigürasyona sahip gelecekteki insanlı uzay aracının optimal uçuş özelliklerini belirlemek için iniş yaklaşımı sırasında yörüngenin eğim açısını ve ayrıca statik stabilite marjını değiştirmek mümkündür. Bu şekle sahip gemiler, geleceğin uzay aracının ağırlığına yakın bir ağırlığa sahip olacak. Ve bu uzay aracı modellerine benzer bir gemi zaten yaratıldı, bu Mekik yörünge uzay aracı.

Uzay mekiği

Yörünge uzay aracı "Shuttle", Dünya atmosferinde hipersonik hızlarda uçma yeteneğine sahiptir. Aparatın kanatları çok kanatlı bir çerçeveye sahiptir; alüminyum alaşımdan yapılmış kanatlar gibi güçlendirilmiş monokok kokpit. Kargo bölümünün kapıları grafit-epoksi kompozit malzemeden yapılmıştır. Cihazın termal koruması, yüzeyin büyük ısı akışlarına maruz kalan kısımlarını kaplayan birkaç bin hafif seramik karo ile sağlanır.

Son açıklamalar

Uzay aracının yeniden girişi için yeni malzemelerin, yapıların ve tekniklerin geliştirilmesindeki son gelişmelere kısa bir genel bakış sunmaya çalıştım. Bu, gelecekteki araştırmalar için bazı yönlere işaret etmeyi mümkün kıldı. Ve görünüşe göre, insan gelişiminin mevcut aşamasında uzay gemilerinin yardımıyla uzay araştırmalarının sorunları hakkında biraz öğrendim.

California'nın çöl bölgesinde kaybolmuş küçük bir kasabada, bilinmeyen yalnız bir amatör, dünyaca ünlü milyarderler ve şirketlerle, düşük Dünya yörüngesine kargo göndermek için uzay gemileri inşa etme hakkı için rekabet etmeye çalışıyor. Yeterli asistanı ve yeterli kaynağı yok. Ancak tüm zorluklara rağmen işini sonuna kadar götürecektir.

Dave Masten bilgisayar ekranına bakıyor. Parmağı bir an için fare düğmesinin üzerinde gezindi. Dave, DARPA'dan bir mektup açmak üzere olduğunu biliyor ve bu mektup ne derse desin hayatını değiştirecek. Ya fon alacak ya da hayalinden sonsuza kadar vazgeçmek zorunda kalacak.

iki haber

Bu gerçek bir dönüm noktasıdır, çünkü söz konusu olan, on günde on fırlatmaya dayanabilen, 10 M'yi aşan hızlara çıkabilen ve yeniden kullanılabilir insansız bir uzay uçağı inşa etmeyi amaçlayan DARPA tarafından finanse edilen XS-1 programına katılımdır. ek bir aşamanın yardımıyla, 1,5 tondan daha ağır bir yükü düşük seviyeye ulaştırın Aynı zamanda, her fırlatmanın maliyeti 5 milyon doları geçmemelidir Dave Masten - ebedi yabancı, Silikon Vadisi'nden bir mülteci, bir keşiş girişimcisi uzay endüstrisinde - bu seferki gibi tam bir uzay sistemi oluşturmaya hiç bu kadar yakın olmamıştı. Şirketi XS-1 projesinin üç katılımcısından biri olursa Dave, gelecek yıl derhal 3 milyon dolarlık bir hibe ve ek finansal enjeksiyonlar alacak. Ve gelecekteki sözleşmenin maliyeti 140 milyon doları geçebilir!

Reddedilmesi durumunda, Dave'in şirketi bilinmeyen küçük bir firma olarak kalacak, sefil bir varoluşu sürdürecek ve yörüngesel uzay aracı inşa etmenin kırılgan rüyasını besleyecek. Ancak daha da kötüsü, Masten'in fikrini gerçekleştirmek için ender bir fırsat kaçırılacaktır. Devlet uzay uçuşu programları, tarihsel olarak (aslında, bu bir gereklilikti) bir hava sahası veya inmek için büyük bir paraşüt gerektiren uzay araçlarını tercih etti. Masten, Dünya'ya dönmek için ne bir iniş şeridi ne de bir paraşüt gerektirmeyen bir dikey kalkış ve dikey iniş roketi önerdi. XS-1 programı bu fikri uygulamak için iyi bir fırsat sundu, ancak şans aniden arkasını dönerse ve buna katılma şansı bir başkasına düşerse, o zaman hükümetin gelecekte yeni finansman kaynakları açıp açamayacağını kim bilebilir.

Yani, bir e-posta, biri doğrudan uzaya giden tamamen farklı iki yol. Masten fareye tıklar ve okumaya başlar - yavaşça, her kelimeye dalarak. Bitirdiğinde, arkasında toplanan mühendislere döner ve düz bir yüzle duyurur: “İki haberim var, iyi ve kötü. İyi haber şu ki, XS-1'e katılmak için seçildik! Kötü haber ise XS-1 için seçildik.”

Uzay Limanı Kümesi

Mojave Çölü'nün kuzeyindeki arazi daha çok bir felaket filminden sahneleri andırıyor: grafitilerle boyanmış terk edilmiş benzin istasyonları ve bazı yerlerde öldürülen hayvanların leşlerinin bulunduğu bozuk yollar, sadece bu izlenimi güçlendiriyor. Uzakta ufukta gösterişli dağlar, güneşin acımasız sıcaklığı ve görünüşte sonsuz bulutsuz mavi gökyüzü.

Bununla birlikte, bu kafa karıştırıcı boşluk aldatıcıdır: Amerika Birleşik Devletleri'nin batısında, ülkenin önde gelen test alanı olan Edwards Hava Kuvvetleri Üssü (R-2508) bulunmaktadır. 50.000 kilometrekarelik kapalı hava sahası ara sıra savaş uçakları tarafından kesiliyor. 68 yıl önce burada Chuck Yeager kontrollü düz uçuşta ses hızını aşan ilk havacı oldu.

Ancak yolcu ve özel jet uçuşları yasağı, ülkenin 2004 yılında ilk ticari uzay limanı olarak belirlenen yakınlardaki Mojave Havacılık ve Uzay Limanı sakinleri için geçerli değil. Masten, aynı yıl, yazılım mühendisi olarak çalıştığı girişimin iletişim devi Cisco Systems tarafından satın alınmasından hemen sonra buraya taşındı. Dave'e taşındığında teklif edilen birkaç boş binadan Dave, 1940'larda inşa edilmiş terk edilmiş bir Deniz kışlasını seçti. Binanın ciddi bir onarıma ihtiyacı vardı: çatı akıyordu ve duvarlar ve köşeler kalın bir şekilde örümcek ağlarıyla süslenmişti. Dave için burası mükemmel bir yerdi: altı metrelik yüksek tavanlar sayesinde, o ve üç çalışanının o sırada inşa ettiği tüm uçaklar buraya sığabiliyordu. Diğer bir artı, birkaç fırlatma sitesi belirleme ve bunlardan deneme başlatmaları gerçekleştirme yeteneğiydi.

Birkaç yıl boyunca Masten Uzay Sistemleri, uzayda özel yatırımı başlatan Scaled Composites, Richard Branson'ın Virgin Galactic ve Vulcan Stratolaunch Systems Paul gibi yerleşik endüstri devleri de dahil olmak üzere, yalnızca birkaç uzay teknolojisi uzmanı ve uzay limanının birkaç yerleşik komşusu tarafından biliniyordu. Allen. Geniş hangarları, MSS'nin toplamından daha pahalıya mal olan sofistike ekipmanlarla kelimenin tam anlamıyla tıka basa dolu. Bununla birlikte, bu tür bir rekabet, Masten'in 2009'daki beyninin, NASA'nın bir ay iniş aracı inşa etmek için ev sahipliği yaptığı bir yarışmada 1 milyon dolar kazanmasını engellemedi. Ondan sonra aniden şirket hakkında konuşmaya başladılar ve Dave siparişler almaya başladı - NASA'ya ek olarak, roketleri ülkedeki ünlü üniversiteler ve hatta Savunma Bakanlığı'nda popüler olmaya başladı - yüksek irtifa bilimsel deneyler ve Araştırma.

Masten Space Systems tarafından tasarlanan XS-1 VTOL uzay aracının bilgisayar maketi

XS-1 programına resmi olarak dahil edildikten sonra, MSS'nin otoritesi daha da güçlendi - Boeing Corporation ve büyük askeri-sanayi şirketi Northrop Grumman ile rekabet halinde Masten çok sağlam görünüyordu. Bu endüstri devlerine ek olarak, Jeff Bezos'un sahibi olduğu özel bir havacılık şirketi olan Blue Origin, Boeing'in yanı sıra daha önce bahsedilen Scaled Composites ve Virgin Galactic ile Northrop Grumman ile işbirliği yaparak projede yer alıyor. MSS, Mojave'den başka bir küçük şirket olan XCOR Aerospace ile güçlerini birleştirmeye karar verdi. Bu nedenle, yeniden kullanılabilir bir uzay kamyonu yaratma yarışında Dave, en saygıdeğer ve hali vakti yerinde şirketlerle çatışmak zorunda kaldı. Bir sonraki aşamaya kadar sadece on üç ay kaldı - ara sonuçların değerlendirilmesi ve daha fazla finansman kararı.

Boeing'den daha iyi

MSS binası, Masten tarafından işgal edildiği zamankiyle aynı durumda. Çatı hala sızdırıyor ve yanlışlıkla zehirli bir örümceğe rastlayabilirsiniz. Çevresinde araç kutuları var. Duvarlarda şirketin adının yazılı olduğu pankartlar, denklemlerle kaplı bir pano ve bir Amerikan bayrağı dışında hiçbir şey yok. Hangarın merkezi, üzerinde iki hacimsel küresel tank bulunan dört metal ayak üzerinde duran Xaero-B roketi tarafından işgal edilmiştir. Biri izopropil alkol, diğeri sıvı oksijen ile doldurulur. Bir daire içinde biraz daha yüksek, helyumlu ek tanklardır. Geminin mekansal konumunu kontrol etmek için tasarlanmış jet kontrol sisteminin motorlarının çalışması için gereklidirler. Roketin altındaki motor, bu garip böcek benzeri yapıyı yönlendirilebilir tutmak için bir yalpaya monte edilmiştir.

Birkaç çalışan, Xaero-B'yi Colorado Üniversitesi (Boulder, ABD) ile ortak bir deney için hazırlamakla meşgul; bu deneyde geminin yer tabanlı teleskoplarla iletişim kurup kuramayacağını ve ötegezegen arayışına katılıp katılamayacağını test etmeyi planlıyor.

Masten'in şirketi, zanaatının gerçek bir hayranı olan belirli bir tür makine mühendisini kendine çekiyor. 26 yaşındaki mühendis Kyle Nyberg, "777'nin motor bölümünde Boeing'de staj yaptım" diyor. Boeing çok iyi bir şirket. Ama dürüst olmak gerekirse, bütün gün ofiste oturmayı sevmiyorum. Hayatımın bundan sonraki 40 yılının böyle geçeceğini hayal ettim ve çok korktum. MSS gibi küçük bir özel şirkette, mühendisler fikirlerini uygularken coşkudan tam bir hayal kırıklığına kadar çok çeşitli duyguları deneyimleyebilirler. Bunu nadiren her yerde görürsünüz."

Lagrange noktasında yakıt ikmali

Masten'in ana odak noktası her zaman astronotları değil, bir tür "iş gücü" olan kargo taşımak için tasarlanmış bir roketin yaratılması olmuştur. Örneğin, oksijen ve hidrojeni ay yüzeyinden bir gün Dünya ile Ay arasındaki Lagrange noktalarından birine yerleştirilecek olan bir benzin istasyonuna taşımak için bu tür gemilere kesinlikle ihtiyaç duyulacaktır. Bu nedenle Masten, gelişiminde dikey kalkış ve iniş ilkesini ortaya koyuyor. “Güneş sistemindeki herhangi bir katı cismin yüzeyinde işe yarayacağını bildiğim tek yol bu” diye açıklıyor. "Ay'a uçak veya mekik indiremezsiniz!"

Ayrıca VTOL, uzay aracının yeniden kullanımını kolaylaştırır. Masten'in roketlerinden bazıları şimdiden birkaç yüz uçuş gerçekleştirdi ve yeniden fırlatma hazırlıkları bir günden fazla sürmedi. XS-1 programının şartlarına göre, on gün içinde on lansman yapmanız gerekiyor - MSS için bu uzun zamandır olağandı. Burada Dave, bunu henüz bir kez bile başaramayan rakiplerinin çok önünde.

Alçakgönüllülük ve çalışkanlık

Böylece DARPA, XS-1 programındaki üç katılımcının da her şirketin ek 6 milyon dolar alacağı Aşama 1B'ye kabul edildiğini duyurdu.Aşama 1'in ana görevleri tasarım çalışmalarını yürütmek ve altyapıyı hazırlamaktı - diğer bir deyişle , şirketin XS-1'de çalışabileceğini göstermek gerekiyordu. Aşama 1B'de, katılımcılar deneme çalışmalarına geçmeli, ilgili verileri toplamalı ve nihai hedefe nasıl ulaşmayı planladıklarını göstermek için tasarımı iyileştirmeye devam etmelidir. XS-1'in yörüngeye ilk uçuşunun 2018 için planlanmasıyla birlikte Faz 1B sonuçları önümüzdeki yaz açıklanacak.

Bu yarışmanın sonucu ne olursa olsun, Dave'in bu kadar ilerlemeyi başarmış olması, özel alan projeleri endüstrisini alt üst edebilir. Space Frontier Foundation'ın yönetici direktörü ve eski bir NASA mühendisi olan Hannah Kerner, "Bu bir oyun değiştirici" dedi. "DARPA sadece özel şirketlere hükümetin uzay programına katılma fırsatı vermekle kalmadı, aynı zamanda gelişmekte olan küçük şirketleri potansiyel olarak ciddi oyuncular olarak kabul etti." XS-1'e katılımı bir an için unutsanız bile, MSS'ye dışarıdan bir şirket aramak hala zor. Ağustos ayında, Florida'da ticari uzay lansmanları için bir merkez olarak işlev görmeye başlayan bir uzay merkezi olan Cape Canaveral'da yeni bir ofis açtı. Aynı iş merkezinde, Kennedy Uzay Merkezi'nin yakınında, SpaceX'in ofisi yer almaktadır.

Buna rağmen, MSS hala insan ve kaynak sıkıntısı çekiyor ve hala zengin büyük şirketlerin yanındaki hangarlarında matkap, çekiç ve lehim yapan bir grup romantik mühendis. Ve istemeden onları desteklemeye başlarsınız - başarılı olmalarını istersiniz.

Masten'in XS-1'de başarı şansı hakkındaki soruyu yanıtladığı tek şey “Rakiplerimizle kesinlikle rekabet edeceğiz” oldu. Dükkandaki meslektaşlarının çoğu şimdiden bir alışkanlık haline gelmiş olsa da, dağlar kadar altın vaat etmek için bir neden görmüyor. Birçoğu başarılı çünkü güzel konuşabiliyorlar. Dave onlardan biri değil - sakin, çalışkan, alçakgönüllü ama tıpkı rakipleri gibi fikirlerini gerçekleştirmek için tutkuyla istekli.

Bugün uzay uçuşları fantastik hikayelere ait değil, ancak ne yazık ki modern bir uzay gemisi filmlerde gösterilenlerden hala çok farklı.

Bu makale 18 yaşından büyük kişilere yöneliktir.

18 yaşından büyük müsün?

Rus uzay gemileri ve

Geleceğin uzay gemileri

uzay gemisi: bu nedir

Üzerinde

Uzay gemisi, nasıl çalışır?

Modern uzay aracının kütlesi, ne kadar yükseğe uçtukları ile doğrudan ilişkilidir. İnsanlı uzay aracının ana görevi güvenliktir.

SOYUZ iniş aracı, Sovyetler Birliği'nin ilk uzay serisi oldu. Bu dönemde SSCB ile ABD arasında bir silahlanma yarışı yaşanıyordu. Büyüklüğü ve yaklaşımı inşaat konusuna karşılaştırırsak, SSCB liderliği uzayın hızlı fethi için her şeyi yaptı. Bugün benzer cihazların neden üretilmediği açık. Birinin, astronotlar için kişisel alanın olmadığı bir şemaya göre inşa etmeyi taahhüt etmesi pek olası değildir. Modern uzay aracı, hem mürettebat dinlenme odaları hem de asıl görevi, iniş yapıldığı anda mümkün olduğunca yumuşak hale getirmek olan bir iniş kapsülü ile donatılmıştır.

İlk uzay gemisi: yaratılışın tarihi

Tsiolkovsky haklı olarak astronotiğin babası olarak kabul edilir. Goddrad, öğretilerine dayanarak bir roket motoru yaptı.

Sovyetler Birliği'nde çalışan bilim adamları, yapay bir uydu tasarlayan ve fırlatan ilk kişilerdi. Ayrıca uzaya canlı bir yaratık fırlatma olasılığını ilk icat edenler de onlardı. Devletler, Birliğin bir insanla uzaya gidebilecek bir uçak yaratan ilk kişi olduğunun farkında. Roket biliminin babası, haklı olarak, yerçekiminin üstesinden nasıl gelineceğini bulan ve ilk insanlı uzay aracını yaratabilen kişi olarak tarihe geçen Korolev olarak adlandırılır. Bugün çocuklar bile, içinde bir kişi bulunan ilk geminin hangi yılda denize indirildiğini biliyor, ancak Kraliçe'nin bu sürece katkısını çok az kişi hatırlıyor.

Uçuş sırasında mürettebat ve güvenlikleri

Bugün ana görev, mürettebatın güvenliğidir, çünkü uçuş irtifasında çok zaman harcarlar. Bir uçak inşa ederken, hangi metalden yapıldığı önemlidir. Roket biliminde aşağıdaki metal türleri kullanılır:

1. Alüminyum - hafif olduğu için uzay aracının boyutunu önemli ölçüde artırmanıza olanak tanır.
2. Demir - geminin gövdesindeki tüm yüklerle mükemmel bir şekilde baş eder.
3. Bakırın ısıl iletkenliği yüksektir.
4. Gümüş - bakır ve çeliği güvenilir bir şekilde bağlar.
5. Sıvı oksijen ve hidrojen tankları titanyum alaşımlarından yapılmıştır.

Modern bir yaşam destek sistemi, bir kişi için tanıdık bir atmosfer yaratmanıza izin verir. Birçok erkek çocuk, başlangıçta astronotun çok büyük aşırı yüklenmesini unutarak uzayda nasıl uçtuklarını görür.

Dünyanın en büyük uzay gemisi

Savaş gemileri arasında savaşçılar ve önleyiciler çok popüler. Modern bir kargo gemisi aşağıdaki sınıflandırmaya sahiptir:

1. Sonda bir araştırma gemisi.
2. Kapsül - mürettebatın teslimatı veya kurtarma operasyonları için kargo bölmesi.
3. Modül, insansız bir taşıyıcı tarafından yörüngeye fırlatılır. Modern modüller 3 kategoriye ayrılmıştır.
4. Roket. Yaratılışın prototipi askeri gelişmeydi.
5. Mekik - gerekli kargonun teslimi için yeniden kullanılabilir yapılar.
6. İstasyonlar en büyük uzay gemileridir. Bugün sadece Ruslar değil, Fransızlar, Çinliler ve diğerleri de uzayda.

Buran - tarihe geçen bir uzay gemisi

Vostok, uzaya giden ilk uzay aracıydı. SSCB Roket Bilimi Federasyonu'ndan sonra Soyuz gemilerinin üretimi başladı. Çok daha sonra Clippers ve Rus üretilmeye başlandı. Federasyon tüm bu insanlı projelere büyük umutlar besliyor.

1960 yılında, Vostok uzay aracı uçuşuyla insanın uzaya girme olasılığını kanıtladı. 12 Nisan 1961'de Vostok 1, Dünya'nın yörüngesine girdi. Ancak Vostok 1 gemisinde kimin uçtuğu sorusu nedense zorluk yaratıyor. Belki de gerçek şu ki, Gagarin'in ilk uçuşunu bu gemide yaptığını bilmiyoruz? Aynı yıl, Vostok 2 uzay aracı ilk kez, biri uzayda geminin ötesine geçen iki kozmonotun bulunduğu yörüngeye girdi. Bu ilerlemeydi. Ve zaten 1965'te Voskhod 2 uzaya çıkabildi. Sunrise 2 gemisinin tarihi çekildi.

Vostok 3, bir geminin uzayda geçirdiği en uzun süre için yeni bir dünya rekoru kırdı. Serideki son gemi Vostok 6 idi.

Apollo serisinin Amerikan mekiği yeni ufuklar açtı. Sonuçta, 1968'de Apollo 11, aya ilk inen oldu. Bugün, Hermes ve Columbus gibi geleceğin uzay uçaklarının geliştirilmesi için çeşitli projeler var.

Salyut, Sovyetler Birliği'nin bir dizi interorbital uzay istasyonudur. Salyut 7'nin düştüğü biliniyor.

Geçmişi merak edilen bir sonraki uzay gemisi Buran'dı bu arada, merak ediyorum şimdi nerede. 1988 yılında ilk ve son uçuşunu yaptı. Tekrarlanan analiz ve nakilden sonra Buran'ın hareket yolu kayboldu. Buran uzay aracının bilinen son yeri Soçi'de, üzerinde çalışmalar durduruldu. Ancak, bu projenin etrafındaki fırtına henüz dinmedi ve terk edilen Buran projesinin diğer kaderi birçok kişinin ilgisini çekiyor. Ve Moskova'da, VDNKh'deki Buran uzay aracının modeli içinde etkileşimli bir müze kompleksi oluşturuldu.

İkizler - Amerikalı tasarımcıların bir dizi gemisi. Merkür projesini değiştirdiler ve yörüngede bir spiral oluşturabildiler.

Uzay Mekiği adlı Amerikan gemileri, nesneler arasında 100'den fazla uçuş yapan bir tür mekik haline geldi. İkinci Uzay Mekiği Challenger'dı.

Muhafız gemisi olarak tanınan Nibiru gezegeninin tarihiyle ilgilenmemek mümkün değil. Nibiru şimdiden iki kez Dünya'ya tehlikeli bir mesafeye yaklaştı, ancak ikisinde de çarpışmadan kaçınıldı.

Dragon, 2018'de Mars gezegenine uçması beklenen bir uzay aracıdır. 2014 yılında federasyon, Dragon gemisinin teknik özelliklerini ve durumunu gerekçe göstererek fırlatmayı erteledi. Çok uzun zaman önce, başka bir olay oldu: Boeing şirketi, bir gezici yaratma konusunda da geliştirme çalışmalarına başladığını açıkladı.

Tarihte yeniden kullanılabilen ilk istasyon vagonu Zarya adlı bir aparat olacaktı. Zarya, federasyonun büyük umutlar beslediği yeniden kullanılabilir bir nakliye gemisinin ilk gelişimi.

Bir atılım, uzayda nükleer tesislerin kullanılması olasılığıdır. Bu amaçlarla ulaşım ve enerji modülü üzerinde çalışmalara başlandı. Buna paralel olarak, roketler ve uzay araçları için kompakt bir nükleer reaktör olan Prometheus projesinde gelişmeler devam ediyor.

Çinli Shenzhou 11, 2016 yılında iki astronotla uzayda 33 gün geçirmek üzere fırlatıldı.

Uzay aracı hızı (km/s)

Dünya çevresinde yörüngeye girebileceğiniz minimum hız 8 km / s'dir. Bugün dünyanın en hızlı gemisini geliştirmeye gerek yok, çünkü uzayın en başındayız. Sonuçta uzayda ulaşabileceğimiz maksimum yükseklik sadece 500 km. Uzaydaki en hızlı hareket rekoru 1969'da kırıldı ve şimdiye kadar onu kırmak mümkün olmadı. Apollo 10 uzay aracında, üç astronot ayın yörüngesinde döndükten sonra eve dönüyordu. Onları uçuştan teslim etmesi gereken kapsül, 39.897 km/s hıza ulaşmayı başardı. Karşılaştırma için, bir uzay istasyonunun ne kadar hızlı uçtuğunu düşünelim. Mümkün olduğu kadar 27.600 km/s hıza kadar gelişebilir.

Terk edilmiş uzay gemileri

Günümüzde kullanılamaz hale gelen uzay araçları için Pasifik Okyanusu'nda terk edilmiş onlarca uzay gemisinin son sığınaklarını bulabileceği bir mezarlık oluşturuldu. uzay gemisi felaketleri

Felaketler uzayda olur ve çoğu zaman can alır. Garip bir şekilde, en sık görülen kazalar, uzay enkazı ile çarpışmalar nedeniyle meydana gelen kazalardır. Çarpma anında, nesnenin yörüngesi yer değiştirir ve çarpmaya ve hasara neden olur, bu da genellikle bir patlamaya neden olur. En ünlü felaket, insanlı Amerikan uzay aracı Challenger'ın ölümüdür.

Uzay gemileri için nükleer motor 2017

Bugün bilim adamları bir atomik elektrik motoru oluşturmak için projeler üzerinde çalışıyorlar. Bu gelişmeler, fotonik motorların yardımıyla uzayın fethini içerir. Rus bilim adamları yakın gelecekte bir termonükleer motoru test etmeye başlamayı planlıyorlar.

Rusya ve ABD uzay gemileri

Uzaya olan hızlı ilgi, SSCB ile ABD arasındaki Soğuk Savaş sırasında ortaya çıktı. Amerikalı bilim adamları, Rus meslektaşlarında değerli rakipleri tanıdılar. Sovyet roket bilimi gelişmeye devam etti ve devletin çöküşünden sonra Rusya halefi oldu. Tabii ki, Rus kozmonotlarının uçtuğu uzay aracı, ilk gemilerden önemli ölçüde farklıdır. Üstelik günümüzde Amerikalı bilim adamlarının başarılı gelişmeleri sayesinde uzay araçları yeniden kullanılabilir hale geldi.

Geleceğin uzay gemileri

Günümüzde insanlığın daha uzun yolculuklar yapmasını sağlayacak projelere ilgi giderek artıyor. Modern gelişmeler şimdiden gemileri yıldızlararası keşif gezilerine hazırlıyor.

Uzay gemileri nereden fırlatılır?

Başlangıçta bir uzay aracının fırlatıldığını kendi gözlerinizle görmek birçok kişinin hayalidir. Belki de bu, ilk lansmanın her zaman istenen sonuca yol açmamasından kaynaklanmaktadır. Ama internet sayesinde geminin nasıl kalktığını görebiliyoruz. İnsanlı bir uzay aracının fırlatılışını izleyenlerin yeterince uzakta olması gerektiği gerçeğini göz önünde bulundurursak, kalkış alanında olduğumuzu hayal edebiliriz.

Uzay gemisi: içerisi nasıl?

Bugün müze sergileri sayesinde Soyuz gibi gemilerin yapısını bizzat görebiliyoruz. Tabii ki, ilk gemiler içeriden çok basitti. Daha modern seçeneklerin iç kısmı, yatıştırıcı renklerde tasarlanmıştır. Herhangi bir uzay aracının cihazı, bizi birçok kol ve düğme ile korkutacaktır. Ve bu, geminin nasıl çalıştığını hatırlayabilen ve dahası onu nasıl yöneteceğini öğrenenler için gurur katıyor.

Şimdi hangi uzay gemileri uçuyor?

Görünüşleriyle yeni uzay gemileri, fantezinin gerçeğe dönüştüğünü onaylıyor. Bugün, uzay aracının yanaşmasının bir gerçeklik olduğu gerçeğine kimse şaşırmayacak. Ve çok az insan, dünyanın bu tür ilk yanaşmasının 1967'de gerçekleştiğini hatırlıyor...

Kostov Matvey

"Uzay Dünyası" bölümünde ilkokul çağındaki çocuklar için kentsel bilimsel okumaların katılımcısı. Öğrenci, "Vostok", "Voskhod" ve "Soyuz" uzay aracının yapısı hakkında konuşur.

İndirmek:

Ön izleme:

İlkokul çağındaki çocuklar için şehir bilimsel okumaları

"Uzay Dünyası" Bölümü

Konu: "Uzay gemilerinin tasarımı"

Sınıf 3 B MBOU-spor salonu No. 2

Bilimsel danışman Mosolova G.V., ilkokul öğretmeni

Tula 2013

giriiş

Uzay gemilerinin tasarımıyla çok ilgileniyorum. Birincisi, birçok bilim adamının ve mühendisin üzerinde çalıştığı büyük ve karmaşık bir cihaz olduğu için. İkincisi, birkaç saat hatta günler boyunca gemi, normal insan koşullarının gerekli olduğu bir astronot için bir yuva haline gelir - astronot nefes almalı, içmeli, yemeli, uyumalıdır. Uçuş sırasında astronotun kendi takdirine bağlı olarak gemiyi döndürmesi ve yörüngesini değiştirmesi gerekmektedir yani gemi uzayda hareket ederken kolaylıkla kontrol edilmelidir. Üçüncüsü, gelecekte uzay gemilerini kendim tasarlamak istiyorum.

Uzay aracı, bir veya daha fazla insanı uzaya uçurmak ve görevi tamamladıktan sonra güvenli bir şekilde Dünya'ya dönmek için tasarlanmıştır.

Bir uzay aracı için teknik gereksinimler, diğer herhangi bir uzay aracından daha katıdır. Uçuş koşullarının (G-kuvvetleri, sıcaklık koşulları, basınç vb.) insan yaşamı için bir tehdit oluşturmaması için onlar için çok doğru bir şekilde sağlanması gerekir.

İnsanlı bir uzay aracının önemli bir özelliği, bir acil kurtarma sisteminin varlığıdır.

Bu görev yüksek karmaşıklık ve maliyet gerektirdiğinden, insanlı uzay aracı yalnızca Rusya, ABD ve Çin'de yaratılmıştır. Ve sadece Rusya ve ABD yeniden kullanılabilir insanlı uzay aracı sistemlerine sahip.

Bu çalışmamda Vostok, Voskhod ve Soyuz uzay aracının tasarımından bahsetmeye çalıştım.

"Doğu"

Bir dizi Sovyet uzay aracı "Vostok", Dünya'ya yakın yörüngede insanlı uçuşlar için tasarlanmıştır. 1958'den 1963'e kadar Genel Tasarımcı Sergei Pavlovich Korolev önderliğinde yaratıldılar.

Vostok uzay aracının Yu.A. ile ilk insanlı uçuşu. 12 Nisan 1961'de gemide gerçekleşen Gagarin, uzaya insanlı bir uçuş gerçekleştirmeyi mümkün kılan dünyadaki ilk uzay aracıydı.

Vostok uzay aracının temel bilimsel görevleri şunlardı: yörünge uçuş koşullarının astronotun durumu ve performansı üzerindeki etkilerini incelemek, tasarım ve sistemleri test etmek, uzay aracı inşa etmenin temel ilkelerini test etmek.

Uzay aracının toplam kütlesi 4.73 ton, uzunluğu 4.4 m ve maksimum çapı 2.43 m'dir.

Gemi, yörünge bölmesi ve konik alet bölmesi olarak da hizmet veren küresel bir iniş aracından (2.46 ton ağırlık ve 2.3 m çapında) oluşuyordu. Bölmeler metal bantlar ve piroteknik kilitler kullanılarak mekanik olarak birbirine bağlanmıştır. Gemi sistemlerle donatılmıştı: otomatik ve manuel kontrol, Güneş'e otomatik yönlendirme, Dünya'ya manuel yönlendirme, yaşam desteği, komuta ve mantık kontrolü, güç kaynağı, termal kontrol ve iniş. Uzayda insan çalışmasının görevlerini sağlamak için gemi, astronotun durumunu, yapıları ve sistemleri karakterize eden parametreleri izlemek ve kaydetmek için otonom ve radyo telemetri ekipmanı, iki yönlü radyotelefon için ultra kısa dalga ve kısa dalga ekipmanı ile donatıldı. astronotun yer istasyonları ile iletişimi, bir komut radyo bağlantısı, bir program-zaman cihazı, astronotları Dünya'dan gözlemlemek için iki verici kameralı bir televizyon sistemi, yörünge parametrelerini izlemek ve uzay aracının yön bulmasını sağlamak için bir radyo sistemi , bir TDU-1 fren tahrik sistemi ve diğer sistemler. Fırlatma aracının son aşaması ile birlikte uzay aracının ağırlığı 6.17 ton ve birlikte uzunlukları 7.35 m idi.

İniş aracının, biri kozmonotun başının hemen üstünde giriş kapağında, diğeri ise zeminde ayaklarının dibinde özel bir yönlendirme sistemi ile donatılmış iki penceresi vardı. Uzay giysisi giymiş astronot, özel bir fırlatma koltuğuna yerleştirildi. İnişin son aşamasında, iniş yapan aracı atmosferde frenledikten sonra, 7 km yükseklikte, kozmonot kabinden fırladı ve paraşütle iniş yaptı. Ayrıca iniş yapan aracın içine astronot iniş imkanı da sağlandı. İniş aracının kendi paraşütü vardı, ancak yumuşak bir iniş yapacak araçlara sahip değildi, bu da içinde kalan kişiyi ortak bir iniş sırasında ciddi bir bere ile tehdit etti.

Otomatik sistemlerin arızalanması durumunda astronot manuel kontrole geçebilir. Vostok gemileri, aya insanlı uçuşlar için uyarlanmadı ve ayrıca özel eğitim almamış kişilerin uçuşlarına izin vermedi.

"Gündoğumu"

Çok koltuklu Voskhod uzay aracı, Dünya'ya yakın yörüngede uçuşlar gerçekleştirdi. Bu gemiler aslında Vostok serisinin gemilerini tekrarlıyordu ve astronotların barındığı 2,3 metre çapında küresel bir iniş aracı ve konik bir alet bölmesinden (2,27 ton ağırlık, 2,25 m uzunluk ve 2,43 m genişlik) oluşuyordu. yakıt tanklarını ve tahrik sistemini içeren. Voskhod-1 uzay aracında, kozmonotlar yerden tasarruf etmek için uzay giysileri olmadan yerleştiler. İlk uzay ekibi, iniş araçlarının tasarımcısı Konstantin Feoktistov'u içeriyordu.

"Birlik"

"Soyuz" - Dünya'ya yakın yörüngede uçuşlar için bir dizi çok koltuklu uzay aracı.

Soyuz roketi ve uzay kompleksi, 1962'de Sovyet programının ayın etrafında uçmak için bir gemisi olarak tasarlanmaya başlandı.

Bu serinin gemileri üç modülden oluşur: bir alet-toplama bölmesi, bir iniş aracı ve bir yardımcı bölme.

Güç kaynağı sistemi güneş panelleri ve pillerden oluşmaktadır.

İniş aracı, astronotlar için yerler, yaşam destek sistemleri, kontrol sistemleri ve paraşüt sistemi içerir. Bölmenin uzunluğu 2,24 m, çapı 2,2 m, ev kompartımanı 3,4 m uzunluğunda, 2,25 m çapındadır.

Çözüm

İnsanlığın en iyi ve en modern gelişmeleri, en son ileri teknolojiler ve araç üstü ekipmanlar uzay araçlarında kullanılmaktadır.

Vostok, Voskhod ve Soyuz, yeni nesil ve yeni yeteneklere sahip daha gelişmiş yörünge istasyonları ile değiştirildi.

Sadece Rus değil dünya kozmonotlarının tarihinde bir sayfa daha açtılar, birçok ülkeden kozmonotları birleştirdiler.

Daha sonra, "Shuttles", "Burans" ve diğer uzay araçları ortaya çıktı, ancak çalışmamda açıklanan bu üçü, modern uçakların geliştirilmesinin temelini oluşturdu.

Umarım büyüdüğümde çok uzak galaksilere uçacak yeni bir ultra modern uzay aracı yaratabilir veya yaratılmasına yardımcı olabilirim.

bibliyografya

1. Genç Bir Gökbilimcinin Ansiklopedik Sözlüğü. Moskova. 2006 Derleyen Erpylev N.P.;
2. Çocuklar için ansiklopedi. Kozmonot. Moskova. 2010
3. Harika başarılar. Seri "Keşiflerin ve maceraların ansiklopedisi". Moskova. 2008

"Vostok 1" uzay aracının yapısı

Büyük Sovyet Ansiklopedisi. -- M.: Sovyet Ansiklopedisi. 1969--1978.

1. Komut radyo bağlantı sisteminin anteni. 2. İletişim anteni. 3. Elektrik konnektörlerinin muhafazası 4. Giriş kapağı. 5. Yiyecek içeren kap. 6. Bağlama kayışları. 7. Şerit antenler. 8. Fren motoru. 9. İletişim antenleri. 10. Servis kapakları. 11 Ana sistemli alet bölmesi. 12. Ateşleme kablolaması. 13. Yaşam destek sistemi için pnömatik sistem silindirleri (16 adet). 14. Fırlatma koltuğu. 15. Radyo anteni. 16. Optik kılavuzlu lomboz. 17. Teknolojik kapak. 18. Televizyon kamerası. 19. Ablatif malzemeden termal koruma. 20. Elektronik ekipman bloğu.

GEMİ HAKKINDA KISA DETAYLAR

Kayıt numarası	1961-Mu-1/00103
Başlangıç ​​tarihi ve saati (Evrensel Saat)	06h07m. 04/12/1961
Başlangıç ​​noktası	Baykonur, site 1
aracı çalıştır
Gemi kütlesi (kg)
İlk yörünge parametreleri:
Yörünge eğimi (derece)
Dolaşım süresi (dakika)
Yerberi (km)
Tepe (km)
Astronotun iniş tarihi ve saati (Evrensel Saat)	07h55m. 04/12/1961
Iniş yeri	Kuzey-batıya. köyden Smelovka, Saratov bölgesi
astronot uçuş süresi
Katedilen mesafe (km)
Dünya etrafındaki yörünge sayısı
Uçuş hakkında kısaca	Uzaya ilk insanlı uçuş.

kullanılmış literatür listesi

1. Glushko V.P. "SSCB'de roket bilimi ve astronotiğin gelişimi", Moskova, 1987

2. Büyük Sovyet ansiklopedisi. -- M.: Sovyet Ansiklopedisi. 1969--1978.

3. Bobkov V.N. Havacılık ve uzay bilimi tarihinden. Sayı 72. Vostok ve Voskhod tipi uzay gemileri. Bunlara dayalı deneysel çalışmalar.

4. İnsanlı uzay aracı "Vostok" ve "Voskhod" / Kitapta. S.P. Korolev'in adını taşıyan roket ve uzay şirketi "Energia". B. m. [Korolev], 1996, s. 20 -118.