المركبات الفضائية الحديثة. تشريح القمر الصناعي

إن المركبات الفضائية بكل تنوعها هي فخر للإنسانية واهتمامها. وقد سبق إنشائها تاريخ يمتد لقرون من تطور العلوم والتكنولوجيا. إن عصر الفضاء، الذي سمح للناس بالنظر إلى العالم الذي يعيشون فيه من الخارج، أخذنا إلى مستوى جديد من التطور. إن إطلاق صاروخ في الفضاء اليوم ليس حلما، بل هو مصدر قلق للمتخصصين المؤهلين تأهيلا عاليا الذين يواجهون مهمة تحسين التقنيات الحالية. حول ما هي أنواع المركبات الفضائية المميزة وكيف تختلف عن بعضها البعض، سنتحدثفي المقال.

تعريف

المركبة الفضائية هو اسم عام لأي جهاز مصمم للعمل في الفضاء. هناك عدة خيارات لتصنيفها. في جدا حالة بسيطةهناك المركبات الفضائية المأهولة والآلية. وتنقسم الأولى بدورها إلى سفن ومحطات فضائية. تختلف في قدراتها والغرض منها، فهي متشابهة في كثير من النواحي في الهيكل والمعدات المستخدمة.

مميزات الطيران

بعد الإطلاق، تمر أي مركبة فضائية بثلاث مراحل رئيسية: الدخول إلى المدار، والرحلة نفسها، والهبوط. تتضمن المرحلة الأولى تطوير الجهاز للسرعة اللازمة لدخول الفضاء الخارجي. ومن أجل الوصول إلى المدار، يجب أن تكون قيمته 7.9 كم/ثانية. التغلب الكامل على الجاذبية ينطوي على تطوير ثانية تساوي 11.2 كم / ثانية. هذه هي بالضبط الطريقة التي يتحرك بها الصاروخ في الفضاء عندما يكون هدفه مناطق نائية من الكون.

بعد التحرر من الجاذبية، تأتي المرحلة الثانية. في تَقَدم رحلة مداريةحركة المركبات الفضائية تحدث بالقصور الذاتي، بسبب التسارع الممنوح لها. وأخيرًا، تتضمن مرحلة الهبوط تقليل سرعة السفينة أو القمر الصناعي أو المحطة إلى الصفر تقريبًا.

"تعبئة"

تم تجهيز كل مركبة فضائية بمعدات تتوافق مع المهام التي تم تصميمها لحلها. ومع ذلك، فإن التناقض الرئيسي يتعلق بما يسمى المعدات المستهدفة، وهو أمر ضروري على وجه التحديد للحصول على البيانات ومختلف البحث العلمي. وبخلاف ذلك، فإن معدات المركبة الفضائية متشابهة. ويشمل الأنظمة التالية:

• إمدادات الطاقة - غالبًا ما تزود بطاريات الطاقة الشمسية أو النظائر المشعة والبطاريات الكيميائية والمفاعلات النووية المركبات الفضائية بالطاقة اللازمة؛
• الاتصال - يتم إجراؤه باستخدام إشارة موجة راديوية على مسافة كبيرة من الأرض، ويصبح التوجيه الدقيق للهوائي مهمًا بشكل خاص؛
• دعم الحياة - النظام نموذجي للمركبات الفضائية المأهولة، وبفضله يصبح من الممكن للأشخاص البقاء على متنها؛
• التوجه - مثل أي سفن أخرى، تم تجهيز المركبات الفضائية بمعدات تعريف دائمموقعها الخاص في الفضاء؛
• الحركة - تسمح محركات المركبات الفضائية بتغييرات في سرعة الطيران وكذلك في اتجاهها.

تصنيف

أحد المعايير الرئيسية لتقسيم المركبات الفضائية إلى أنواع هو وضع التشغيل الذي يحدد قدراتها. وبناء على هذه الميزة يتم تمييز الأجهزة:

• تقع في مدار مركز الأرض، أو أقمار صناعية للأرض؛
• أولئك الذين يهدفون إلى دراسة المناطق النائية من الفضاء هم تلقائيون محطات بين الكواكب;
• تستخدم لتوصيل الأشخاص أو البضائع الضرورية إلى مدار كوكبنا، وتسمى سفن الفضاء، ويمكن أن تكون آلية أو مأهولة؛
• خلقت للناس للبقاء في الفضاء ل فترة طويلة، - هذا ؛
• يشاركون في تسليم الأشخاص والبضائع من المدار إلى سطح الكوكب، ويطلق عليهم النسب؛
• أولئك القادرون على استكشاف الكوكب الموجود مباشرة على سطحه والتحرك حوله هم المركبات الكوكبية.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على بعض الأنواع.

AES (الأقمار الصناعية للأرض الاصطناعية)

كانت الأجهزة الأولى التي تم إطلاقها في الفضاء هي الأقمار الصناعية للأرض. الفيزياء وقوانينها تجعل إطلاق أي جهاز من هذا القبيل إلى المدار مهمة صعبة. يجب على أي جهاز أن يتغلب على جاذبية الكوكب ثم لا يسقط عليه. للقيام بذلك، يحتاج القمر الصناعي إلى التحرك بسرعة أو أسرع قليلاً. فوق كوكبنا هناك مشروط الحد الأدنىالموقع المحتمل للقمر الصناعي (يمر على ارتفاع 300 كم). سيؤدي الموضع الأقرب إلى تباطؤ سريع إلى حد ما للجهاز في الظروف الجوية.

في البداية، كانت مركبات الإطلاق هي وحدها القادرة على إيصال الأقمار الصناعية الأرضية إلى المدار. ومع ذلك، فإن الفيزياء لا تقف مكتوفة الأيدي، ويتم اليوم تطوير أساليب جديدة. وبالتالي، واحدة من المستخدمة بشكل متكرر مؤخراالطرق - الإطلاق من قمر صناعي آخر. هناك خطط لاستخدام خيارات أخرى.

يمكن أن تقع مدارات المركبات الفضائية التي تدور حول الأرض ارتفاعات مختلفة. وبطبيعة الحال، يعتمد الوقت اللازم لدورة واحدة أيضًا على هذا. توضع الأقمار الصناعية التي تساوي مدتها المدارية يوما واحدا على ما يسمى ويعتبر الأكثر قيمة، حيث أن الأجهزة الموجودة عليه تبدو ثابتة للمراقب الأرضي، مما يعني عدم الحاجة إلى إنشاء آليات للهوائيات الدوارة .

AMS (محطات بين الكواكب التلقائية)

كمية هائلة من المعلومات حول كائنات مختلفة النظام الشمسييتلقاها العلماء باستخدام مركبة فضائية مرسلة إلى ما وراء مدار مركز الأرض. أجسام AMS هي الكواكب والكويكبات والمذنبات وحتى المجرات التي يمكن مراقبتها. وتتطلب المهام الموكلة إلى مثل هذه الأجهزة معرفة وجهدًا هائلين من المهندسين والباحثين. تمثل مهمات AWS تجسيدًا للتقدم التكنولوجي وهي في نفس الوقت حافز له.

مركبة فضائية مأهولة

الأجهزة التي تم إنشاؤها لتوصيل الأشخاص إلى وجهتهم المقصودة وإعادتهم مرة أخرى ليست بأي حال من الأحوال أقل شأنا من الناحية التكنولوجية من الأنواع الموصوفة. وتنتمي طائرة فوستوك-1، التي حلق عليها يوري جاجارين، إلى هذا النوع.

الأكثر مهمة صعبةلمبدعي المركبة الفضائية المأهولة - ضمان سلامة الطاقم أثناء عودتهم إلى الأرض. أيضًا جزء مهممثل هذه الأجهزة هي نظام إنقاذ للطوارئ، والذي قد يكون ضروريًا أثناء إطلاق سفينة إلى الفضاء باستخدام مركبة الإطلاق.

يتم تحسين المركبات الفضائية باستمرار، مثل جميع رواد الفضاء. في الآونة الأخيرة، شاهدت وسائل الإعلام في كثير من الأحيان تقارير حول أنشطة مسبار روزيتا ومركبة الهبوط فيلة. إنهم يجسدون كل شيء أحدث الإنجازاتفي مجال بناء السفن الفضائية، وحساب حركة المركبات، وما إلى ذلك. ويعتبر هبوط مسبار فيلة على المذنب حدثا مشابها لرحلة جاجارين. والشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن هذا ليس تاج قدرات البشرية. لا تزال الاكتشافات والإنجازات الجديدة تنتظرنا فيما يتعلق باستكشاف الفضاء والبنية

مكنسة،انعدام الوزن, الإشعاع الثابتوتأثيرات النيازك الدقيقة ونقص الدعم والاتجاهات المحددة في الفضاء - كل هذه عوامل رحلة الفضاءعمليا لم يتم العثور عليها على الأرض. للتعامل معها، تم تجهيز المركبات الفضائية بالعديد من الأجهزة، والتي تم وصفها في الحياة اليوميةلا أحد حتى يفكر في ذلك. السائق، على سبيل المثال، عادة لا يحتاج إلى القلق بشأن إبقاء السيارة في وضع أفقي، ولتدويرها يكفي تدوير عجلة القيادة. في الفضاء، قبل أي مناورة، عليك التحقق من اتجاه الجهاز على طول ثلاثة محاور، ويتم تنفيذ المنعطفات بواسطة المحركات - بعد كل شيء، لا يوجد طريق يمكنك من خلاله الدفع بعجلاتك. أو على سبيل المثال، نظام الدفع - يتم تبسيط تمثيل خزانات الوقود وغرفة الاحتراق التي تنفجر منها النيران. وفي الوقت نفسه، فهي تشتمل على العديد من الأجهزة، التي بدونها لن يعمل المحرك في الفضاء، أو حتى ينفجر. كل هذا يجعل تكنولوجيا الفضاء معقدة بشكل غير متوقع مقارنة بنظيراتها الأرضية. أجزاء محرك الصاروخ

علىيتم تشغيل معظم المركبات الفضائية الحديثة بواسطة محركات صاروخية تعمل بالوقود السائل. ومع ذلك، في حالة انعدام الجاذبية، ليس من السهل تزويدهم بإمدادات ثابتة من الوقود. في غياب الجاذبية، يميل أي سائل، تحت تأثير قوى التوتر السطحي، إلى اتخاذ شكل كروي. عادة، سوف تتشكل الكثير من الكرات العائمة داخل الخزان. إذا كانت مكونات الوقود تتدفق بشكل غير متساو، بالتناوب مع الغاز الذي يملأ الفراغات، فسيكون الاحتراق غير مستقر. في أفضل سيناريوسيتوقف المحرك - سوف "يختنق" حرفيًا بفقاعة غاز، وفي أسوأ الأحوال، انفجار. لذلك، لبدء تشغيل المحرك، تحتاج إلى ضغط الوقود على أجهزة السحب، وفصل السائل عن الغاز. إحدى طرق "ترسيب" الوقود هي تشغيل المحركات المساعدة، على سبيل المثال، محركات الوقود الصلب أو محركات الغاز المضغوط. لفترة قصيرة سوف يخلقون تسارعًا، وسيتم ضغط السائل على مدخل الوقود عن طريق القصور الذاتي، وفي نفس الوقت يحرر نفسه من فقاعات الغاز. هناك طريقة أخرى وهي التأكد من بقاء الجزء الأول من السائل دائمًا في المدخول. للقيام بذلك، يمكنك وضع شاشة شبكية بجانبها، وذلك بسبب تأثير شعريسيحتفظ بجزء من الوقود لبدء تشغيل المحرك، وعندما يبدأ، فإن الباقي "سوف يستقر" عن طريق القصور الذاتي، كما في الخيار الأول.

ولكن هناك طريقة أكثر جذرية: صب الوقود في أكياس مرنة موضوعة داخل الخزان، ثم ضخ الغاز إلى الخزانات. للضغط، عادة ما يتم استخدام النيتروجين أو الهيليوم، وتخزينها في اسطوانات ارتفاع الضغط. بالطبع هو كذلك زيادة الوزنولكن مع انخفاض قوة المحرك، يمكنك التخلص من مضخات الوقود - سيضمن ضغط الغاز إمداد المكونات عبر خطوط الأنابيب إلى غرفة الاحتراق. بالنسبة للمحركات الأكثر قوة، لا غنى عن المضخات التي تعمل بمحرك توربيني كهربائي أو حتى غازي. في الحالة الأخيرةيتم تشغيل التوربين بواسطة مولد غاز - غرفة احتراق صغيرة تحرق المكونات الرئيسية أو الوقود الخاص.

تتطلب المناورة في الفضاء دقة عالية، مما يعني أن هناك حاجة إلى منظم يضبط استهلاك الوقود باستمرار، مما يوفر قوة الدفع المحسوبة. من المهم الحفاظ على النسبة الصحيحة للوقود والمؤكسد. وإلا ستنخفض كفاءة المحرك، وبالإضافة إلى ذلك، سينفد أحد مكونات الوقود قبل الآخر. يتم قياس تدفق المكونات عن طريق وضع دافعات صغيرة في خطوط الأنابيب، وتعتمد سرعة دورانها على سرعة تدفق السائل. وفي المحركات منخفضة الطاقة، يتم ضبط معدل التدفق بشكل صارم عن طريق غسالات معايرة مثبتة في خطوط الأنابيب.

من أجل السلامة، تم تجهيز نظام الدفع بحماية الطوارئ التي تعمل على إيقاف تشغيل المحرك المعيب قبل أن ينفجر. يتم التحكم فيه تلقائيًا، لأنه في حالات الطوارئ يمكن أن تتغير درجة الحرارة والضغط في غرفة الاحتراق بسرعة كبيرة. بشكل عام، تعد المحركات ومرافق الوقود وخطوط الأنابيب موضع اهتمام متزايد في أي مركبة فضائية. وفي كثير من الحالات، يحدد احتياطي الوقود عمر أقمار الاتصالات الحديثة والمسبارات العلمية. في كثير من الأحيان يتم إنشاء موقف متناقض: الجهاز يعمل بكامل طاقته، ولكن لا يمكن أن يعمل بسبب استنفاد الوقود أو، على سبيل المثال، تسرب الغاز للضغط على الخزانات.

أصبحت المركبات الفضائية الحديثة أكثر تقدما من الناحية التكنولوجية وأصغر حجما، وإطلاق مثل هذه الأقمار الصناعية بصواريخ ثقيلة غير مربح. هذا هو المكان الذي يكون فيه ضوء سويوز مفيدًا. سيتم الإطلاق الأول وبدء اختبارات الطيران في العام المقبل.

أقوم بتشغيل المكونات الهيدروليكية. نبدأ الاختبار. الزائد 0.2، التردد 11.

هذه المنصة عبارة عن تقليد لعربة سكة حديد عليها حمولة ثمينة - صاروخ. يتم اختبار قوة خزان الوقود للصاروخ Soyuz 2-1V.

يقول بوريس بارانوف، نائب رئيس مجمع الأبحاث والاختبار في TsSKB Progress: "يجب أن يتحمل كل شيء، وجميع الأحمال. ويجب أن تظهر أجهزة الاستشعار عدم حدوث أي حالة طوارئ في الداخل".

ويهتز الصاروخ دون توقف لمدة 100 ساعة. مستوى التحميل ينمو باستمرار. في مثل هذه الاختبارات، يقومون بإنشاء كل ما يمكن أن يحدث في الطريق من سمارة إلى موقع الإطلاق - Cosmodrome.

لقد انتهت الإختبارات، شكرا لكم جميعا.

لذلك، من اختبار إلى اختبار، يولد صاروخ جديد. وصلت مركبة الإطلاق خفيفة الوزن ذات المرحلتين "Soyuz 2 1V" إلى خط النهاية. هذه هي المرحلة الأولى المجمعة، وهي المسؤولة عن رفع الصاروخ عن الأرض.

محرك NK-33 قوي واقتصادي للغاية.

المحرك مع التاريخ الأسطوري. وفي عام 1968، في حزمة مكونة من 34 قطعة، أعطت قوة لا يمكن تصورها للصاروخ القمري N-1، "صاروخ القيصر"، الذي كان من المفترض أن يطير إلى القمر.

وحتى ذلك الحين، كان الدفع النفاث للمحرك 154 طنًا.

وقال النائب الأول: "الصاروخ لم ينطلق، وبقي المحرك، والآن نستخدمه في التطويرات الجديدة، وهو يعمل بشكل رائع في جميع الاختبارات". المدير العام, المصمم العام CSKB "التقدم" رافيل أحمدوف.

كان الاهتمام بهذا المحرك هائلاً حتى في تلك السنوات. اشترى الأمريكيون بعض طائرات NK-33، وقاموا باختبارها وحتى ترخيصها. وقد تم بالفعل تنفيذ العديد من عمليات إطلاق الحاملات بهذا المحرك وفقًا للأمريكيين برنامج الفضاء. وبعد عقود من الزمن، وُلد صاروخ جديد ذو قلب متطور داخل أسوار TsSKB Progress الروسية. وقال ألكسندر كيريلين، المدير العام لشركة TsSKB Progress، بهذا الاسم المألوف: "بعد فترة، عمل المحرك دون أي مشاكل. قررنا تنفيذ أساسنا وملكيتنا الفكرية في Soyuz 2-1V". تشفير معقد " 2-1 ب." يدعي المصممون أن سويوز يجب أن تكون في جميع التعديلات، خاصة في نسخة خفيفة. أصبحت المركبات الفضائية الحديثة أكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية وأصغر حجمًا، كما أن إطلاق مثل هذه الأقمار الصناعية بصواريخ ثقيلة غير مربح. مشروع لا توجد فيه أي كتل جانبية تقريبًا، ويكون الصاروخ بمثابة كتلة مركزية، ولكن مع زيادة حجمها، كل هذا يسمح بإمكانية إزالتها أجهزة الرئةفئة في المدار. "إن ما يميز مركبة سويوز الخفيفة هو أننا نجحنا في دمجها في مرافق الإطلاق الحالية"، يوضح النائب الأول للمدير العام. كبير المهندسين TsSKB "التقدم" سيرجي تيوليفين. ستقوم مركبة سويوز الخفيفة بنقل أقمار صناعية يصل وزنها إلى ثلاثة أطنان إلى الفضاء. الإطلاق الأول وبدء اختبارات الطيران سيتم بالفعل في بداية العام المقبل.

المركبة الفضائية بين الكواكب "المريخ"

"المريخ" هو اسم المركبة الفضائية السوفيتية بين الكواكب التي تم إطلاقها إلى كوكب المريخ منذ عام 1962.

تم إطلاق المريخ 1 في 1 نوفمبر 1962؛ الوزن 893.5 كجم، الطول 3.3 م، القطر 1.1 م. يحتوي "Mars-1" على جزأين محكمين: جزء مداري به المعدات الرئيسية الموجودة على متن الطائرة والتي تضمن الطيران إلى المريخ؛ كوكبي مزود بأدوات علمية مصممة لدراسة المريخ أثناء تحليقه بالقرب منه. أهداف الرحلة: استكشاف الفضاء الخارجي، والتحقق من وصلات الراديو على المسافات بين الكواكب، وتصوير المريخ. تم إطلاق المرحلة الأخيرة من مركبة الإطلاق مع المركبة الفضائية في المدار المتوسط ​​لقمر صناعي للأرض ووفرت الإطلاق وزيادة السرعة اللازمة للرحلة إلى المريخ.

يحتوي نظام التوجيه السماوي النشط على أجهزة استشعار للتوجيه الأرضي والنجمي والشمسي، ونظام مشغلات مع فوهات تحكم تعمل على الغاز المضغوط، بالإضافة إلى أجهزة جيروسكوبية وكتل منطقية. معظمأثناء الطيران، تم الحفاظ على التوجه نحو الشمس للإضاءة الألواح الشمسية. ولتصحيح مسار الرحلة، تم تجهيز المركبة الفضائية بمحرك صاروخي سائل ونظام تحكم. للاتصالات، كانت هناك معدات راديوية على متن الطائرة (الترددات 186، 936، 3750 و6000 ميجا هرتز)، والتي توفر قياس معلمات الطيران، واستقبال الأوامر من الأرض، ونقل معلومات القياس عن بعد في جلسات الاتصال. حافظ نظام التحكم الحراري على درجة حرارة ثابتة تتراوح بين 15-30 درجة مئوية. خلال الرحلة، تم إجراء 61 جلسة اتصال لاسلكي من Mars-1، وتم نقل أكثر من 3000 أمر لاسلكي على متن الطائرة. لقياسات المسار، باستثناء الراديو الوسائل التقنية، تم استخدام تلسكوب قطره 2.6 م القرم المرصد الفيزيائي الفلكي. قدمت رحلة المريخ 1 بيانات جديدة حول الخصائص الفيزيائيةالفضاء الخارجي بين مدارات الأرض والمريخ (على مسافة من الشمس 1-1.24 وحدة فلكية)، حول شدة الإشعاع الكوني، وقوة المجالات المغناطيسية للأرض والوسط بين الكواكب، حول تدفقات الأيونات المتأينة الغاز القادم من الشمس، وعن توزيع المادة النيزكية (عبرت المركبة الفضائية 2 دش نيزك). وعقدت الجلسة الأخيرة في 21 مارس 1963، عندما كان الجهاز على بعد 106 مليون كيلومتر من الأرض. حدث الاقتراب من المريخ في 19 يونيو 1963 (حوالي 197 ألف كيلومتر من المريخ)، وبعد ذلك دخل المريخ-1 إلى مدار مركزي الشمس مع الحضيض الشمسي ~ 148 مليون كيلومتر والأوج ~ 250 مليون كيلومتر.

تم إطلاق المريخ 2 والمريخ 3 في 19 و28 مايو 1971، وقاما برحلة مشتركة واستكشاف متزامن للمريخ. تم الإطلاق في مسار الرحلة إلى المريخ من المدار المتوسط ​​لقمر صناعي للأرض بواسطة المراحل الأخيرة لمركبة الإطلاق. يختلف تصميم وتكوين معدات Mars-2 وMars-3 بشكل كبير عن Mars-1. تبلغ كتلة "المريخ-2" ("المريخ-3") 4650 كجم. من الناحية الهيكلية، فإن "المريخ-2" و"المريخ-3" متشابهان، ولديهما مقصورة مدارية ووحدة هبوط. الأجهزة الرئيسية للمقصورة المدارية: حجرة الأدوات، وكتلة خزانات نظام الدفع، ومحرك صاروخي تصحيحي مع وحدات التشغيل الآلي، والألواح الشمسية، وأجهزة تغذية الهوائي، ومشعات نظام التحكم الحراري. وقد تم تجهيز مركبة الهبوط بأنظمة وأجهزة تضمن فصل المركبة عن المقصورة المدارية، وانتقالها إلى مسار الاقتراب من الكوكب، والكبح، والهبوط في الغلاف الجوي، والهبوط الناعم على سطح المريخ. تم تجهيز مركبة الهبوط بحاوية أداة المظلة ومخروط الكبح الديناميكي الهوائي وإطار التوصيل الذي تم وضع محرك الصاروخ عليه. قبل الرحلة، تم تعقيم وحدة الهبوط. كان لدى المركبة الفضائية عدد من الأنظمة لدعم الطيران. يتضمن نظام التحكم، على عكس Mars-1، بالإضافة إلى ذلك: منصة جيروسكوبية مستقرة وجهاز كمبيوتر رقمي على متن الطائرة ونظام ملاحة فضائي مستقل. بالإضافة إلى التوجه نحو الشمس، مع كافية مسافة كبيرةمن الأرض (حوالي 30 مليون كم)، تم تنفيذ التوجه المتزامن نحو الشمس والنجم كانوب والأرض. تم تشغيل مجمع الراديو الموجود على متن الطائرة للاتصال بالأرض في نطاقات الديسيمتر والسنتيمتر، وكان اتصال مركبة الهبوط بالمقصورة المدارية في نطاق العدادات. كان مصدر الطاقة عبارة عن لوحين شمسيين وبطارية عازلة. تم تركيب بطارية كيميائية مستقلة على وحدة الهبوط. نظام التحكم الحراري نشط، مع دوران الغاز لملء حجرة الأدوات. تحتوي مركبة الهبوط على عازل حراري مفرغ من الهواء، وسخان إشعاعي بسطح قابل للتعديل وسخان كهربائي، ونظام دفع قابل لإعادة الاستخدام.

تحتوي الحجرة المدارية على معدات علمية مخصصة للقياسات في الفضاء بين الكواكب، وكذلك لدراسة محيط المريخ والكوكب نفسه من مدار قمر صناعي؛ مقياس المغنطيسية ذو بوابة التدفق ومقياس إشعاعي يعمل بالأشعة تحت الحمراء للحصول على خريطة لتوزيع درجات الحرارة على سطح المريخ؛ مقياس الضوء بالأشعة تحت الحمراء لدراسة تضاريس السطح عن طريق امتصاص الإشعاع ثاني أكسيد الكربون; أداة بصريةلتحديد محتوى بخار الماء الطريقة الطيفية; مقياس الضوء المرئي لدراسة الانعكاس السطحي والغلاف الجوي؛ جهاز لتحديد درجة حرارة السطوع الراديوي لسطح ما عن طريق الإشعاع بطول موجة 3.4 سم، وتحديد ثابت العزل الكهربائي ودرجة حرارة الطبقة السطحية على عمق 30-50 سم؛ مقياس الضوء فوق البنفسجي لتحديد الكثافة الغلاف الجوي العلويالمريخ، محتوى الغلاف الجوي من الأكسجين الذري والهيدروجين والأرجون؛ عداد جسيمات الأشعة الكونية؛
مطياف طاقة الجسيمات المشحونة؛ مقياس الطاقة لتدفق الإلكترون والبروتون من 30 فولت إلى 30 كيلو فولت. على المريخ-2 والمريخ-3 كانت هناك كاميرتان للصور التلفزيونية بأطوال بؤرية مختلفة لتصوير سطح المريخ، وعلى المريخ-3 كان هناك أيضًا معدات استريو لإجراء تجربة سوفيتية فرنسية مشتركة لدراسة الانبعاث الراديوي للكوكب. الشمس على التردد 169 ميجاهيرتز. تم تجهيز وحدة الهبوط بمعدات لقياس درجة حرارة وضغط الغلاف الجوي، وتحديد قياس الطيف الكتلي للتركيب الكيميائي للغلاف الجوي، وقياس سرعة الرياح، وتحديد التركيب الكيميائي والخواص الفيزيائية والميكانيكية للطبقة السطحية، وكذلك الحصول على بانوراما باستخدام كاميرات التلفزيون. استغرقت رحلة المركبة الفضائية إلى المريخ أكثر من 6 أشهر، وتم إجراء 153 جلسة اتصال لاسلكي بمركبة مارس-2، وتم تنفيذ 159 جلسة اتصال لاسلكي بمركبة مارس-3، وحجم كبير من معلومات علمية. تم تركيب المقصورة المدارية على مسافة، وانتقلت المركبة الفضائية "مارس-2" إلى مدار القمر الاصطناعي للمريخ بفترة مدارية مدتها 18 ساعة في 8 يونيو و14 نوفمبر و2 ديسمبر 1971، لتصحيحات المريخ - تم تنفيذ 3 مدارات . تم تنفيذ فصل وحدة الهبوط في 2 ديسمبر الساعة 12:14 بتوقيت موسكو على مسافة 50 ألف كيلومتر من المريخ. وبعد 15 دقيقة، عندما لم تكن المسافة بين الحجرة المدارية ومركبة الهبوط أكثر من كيلومتر واحد، تحول الجهاز إلى مسار الالتقاء بالكوكب. تحركت وحدة الهبوط لمدة 4.5 ساعة باتجاه المريخ وفي 16 ساعة و44 دقيقة دخلت الغلاف الجوي للكوكب. استمر الهبوط في الغلاف الجوي إلى السطح ما يزيد قليلاً عن 3 دقائق. هبطت مركبة النزول نصف الكرة الجنوبيالمريخ في المنطقة بإحداثيات 45 درجة جنوبا. ث. و 158 درجة غربا. د. تم تركيب راية بالصورة على متن الجهاز شعار الدولةاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. تحركت المقصورة المدارية لـ Mars-3، بعد فصل وحدة الهبوط، على طول مسار يمر على مسافة 1500 كيلومتر من سطح المريخ. يضمن نظام دفع الكبح انتقاله إلى مدار القمر الصناعي المريخي بفترة مدارية تبلغ حوالي 12 يومًا. الساعة 19:00 يوم 2 ديسمبر، الساعة 16:50:35، بدأ إرسال إشارة فيديو من سطح الكوكب. تم استقبال الإشارة بواسطة أجهزة الاستقبال الخاصة بالمقصورة المدارية وتم إرسالها إلى الأرض في جلسات اتصال يومي 2 و 5 ديسمبر.

وعلى مدى أكثر من 8 أشهر، نفذت الأقسام المدارية للمركبة الفضائية برنامجا شاملا لاستكشاف المريخ من مدارات أقماره الصناعية. خلال هذا الوقت، قامت المقصورة المدارية لـ Mars-2 بـ 362 دورة، وMars-3 - 20 دورة حول الكوكب. إن دراسات خصائص سطح المريخ والغلاف الجوي بناءً على طبيعة الإشعاع في النطاقات الطيفية المرئية والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية وفي نطاق الموجات الراديوية مكنت من تحديد درجة حرارة الطبقة السطحية وإثبات اعتمادها على خطوط العرض و الوقت من اليوم؛ تم الكشف عن الشذوذات الحرارية على السطح. الموصلية الحرارية، والجمود الحراري، السماحيةوانعكاس التربة. تم قياس درجة حرارة الغطاء القطبي الشمالي (أقل من -110 درجة مئوية). واستنادا إلى البيانات المتعلقة بامتصاص ثاني أكسيد الكربون للأشعة تحت الحمراء، تم الحصول على ملامح الارتفاع للسطح على طول مسارات الرحلة. محتوى بخار الماء في مجالات مختلفةالكواكب (حوالي 5 آلاف مرة أقل من الغلاف الجوي للأرض). قدمت قياسات الأشعة فوق البنفسجية المتناثرة معلومات حول بنية الغلاف الجوي للمريخ (المدى والتكوين ودرجة الحرارة). تم تحديد الضغط ودرجة الحرارة على سطح الكوكب عن طريق السبر الراديوي. واستناداً إلى التغيرات في شفافية الغلاف الجوي، تم الحصول على بيانات عن ارتفاع سحب الغبار (حتى 10 كيلومترات) وحجم جزيئات الغبار (لوحظ وجود محتوى كبير منها) الجسيمات الدقيقة- حوالي 1 ميكرون). أتاحت الصور توضيح الضغط البصري للكوكب، وإنشاء ملفات تعريف بارزة بناءً على صورة حافة القرص والحصول على صور ملونة للمريخ، واكتشاف التوهج الجوي على بعد 200 كيلومتر من الخط الفاصل، وتغير اللون بالقرب من الخط الفاصل، وتتبع البنية الطبقية للغلاف الجوي للمريخ.

تم إطلاق المريخ 4، مارس 5، مارس 6، ومارس 7 في 21 يوليو، 25 يوليو، 5 و9 أغسطس 1973. لأول مرة، حلقت أربع مركبات فضائية في وقت واحد على طول طريق بين الكواكب. كان الهدف من "المريخ-4" و"المريخ-5" هو استكشاف المريخ من مدار قمر اصطناعي للمريخ؛ يتضمن "Mars-6" و"Mars-7" وحدات نزول. تم إطلاق المركبة الفضائية على مسار الرحلة إلى المريخ من المدار المتوسط ​​لقمر صناعي للأرض. تم إجراء جلسات اتصالات لاسلكية بانتظام على طول مسار الرحلة من المركبة الفضائية لقياس معلمات الحركة ومراقبة حالة الأنظمة الموجودة على متن الطائرة ونقل المعلومات العلمية. بالإضافة إلى المعدات العلمية السوفيتية، تم تركيب أجهزة فرنسية على متن محطتي مارس-6 ومارس-7، المصممة لإجراء تجارب سوفيتية-فرنسية مشتركة لدراسة الانبعاث الراديوي من الشمس (معدات ستيريو)، لدراسة البلازما الشمسيةوالأشعة الكونية. لضمان إطلاق المركبة الفضائية إلى النقطة المحسوبة للفضاء المحيطي أثناء الرحلة، تم إجراء تصحيحات على مسار حركتها. وصل "المريخ-4" و"المريخ-5"، بعد أن قطعا مسارًا يبلغ حوالي 460 مليون كيلومتر، إلى ضواحي المريخ في 10 و12 فبراير 1974. نظرًا لعدم تشغيل نظام دفع الكبح، مرت المركبة الفضائية Mars-4 بالقرب من الكوكب على مسافة 2200 كيلومتر من سطحه.

وفي الوقت نفسه، تم الحصول على صور للمريخ باستخدام جهاز تلفزيون ضوئي. في 12 فبراير 1974، تم تشغيل نظام دفع الكبح التصحيحي (KTDU-425A) على المركبة الفضائية Mars-5، ونتيجة للمناورة دخل الجهاز إلى مدار القمر الصناعي المريخي الاصطناعي. وصلت المركبة الفضائية Mars-6 وMars-7 إلى محيط كوكب المريخ في 12 و9 مارس 1974 على التوالي. عند الاقتراب من الكوكب، قامت المركبة الفضائية Mars-6 بشكل مستقل، باستخدام نظام الملاحة السماوية الموجود على متن الطائرة، بإجراء التصحيح النهائي لحركتها، وتم فصل وحدة الهبوط عن المركبة الفضائية. ومن خلال تشغيل نظام الدفع، تم نقل مركبة الهبوط إلى مسار اللقاء مع المريخ. دخلت مركبة الهبوط الغلاف الجوي للمريخ وبدأت في الكبح الديناميكي الهوائي. عندما يتم الوصول إلى حمل زائد معين، يتم إسقاط المخروط الديناميكي الهوائي ويتم تشغيل نظام المظلة. تلقت المركبة الفضائية Mars-6 المعلومات من وحدة الهبوط أثناء هبوطها، والتي استمرت في التحرك في مدار مركزي الشمس على مسافة لا تقل عن 1600 كيلومتر تقريبًا من سطح المريخ، وتم نقلها إلى الأرض. من أجل دراسة المعلمات الجوية، تم تركيب أدوات لقياس الضغط ودرجة الحرارة والتركيب الكيميائي وأجهزة استشعار الحمل الزائد على مركبة الهبوط. وصلت وحدة الهبوط للمركبة الفضائية Mars-6 إلى سطح الكوكب في المنطقة بإحداثيات 24° جنوبًا. ث. و 25 درجة غربا. د. تعذر نقل وحدة الهبوط للمركبة الفضائية Mars-7 (بعد الانفصال عن المحطة) إلى مسار اللقاء مع المريخ، ومرت بالقرب من الكوكب على مسافة 1300 كيلومتر من سطحه.

تم تنفيذ عمليات إطلاق المركبات الفضائية من سلسلة Mars بواسطة مركبة الإطلاق Molniya (Mars-1) ومركبة الإطلاق Proton مع مرحلة رابعة إضافية (Mars-2 - Mars-7).

لقد أثارت أعماق الفضاء غير المستكشفة اهتمام البشرية لعدة قرون. لقد اتخذ المستكشفون والعلماء دائمًا خطوات نحو فهم الأبراج والفضاء الخارجي. كانت هذه هي الإنجازات الأولى، ولكنها مهمة في ذلك الوقت، والتي عملت على مواصلة تطوير البحث في هذه الصناعة.

كان اختراع التلسكوب أحد الإنجازات المهمة، حيث تمكنت البشرية من النظر إلى الفضاء الخارجي بشكل أكبر والتعرف على الأجسام الفضائية التي تحيط بكوكبنا عن كثب. في الوقت الحاضر، أصبح استكشاف الفضاء أسهل بكثير مما كان عليه في تلك السنوات. يقدم لك موقع البوابة الخاص بنا الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام و حقائق رائعةعن الفضاء وأسراره.

أول مركبة فضائية والتكنولوجيا

بدأ الاستكشاف النشط للفضاء الخارجي بإطلاق أول قمر صناعي لكوكبنا. ويعود تاريخ هذا الحدث إلى عام 1957، عندما تم إطلاقه في مدار الأرض. أما الجهاز الأول الذي ظهر في المدار فكان بسيطاً للغاية في تصميمه. تم تجهيز هذا الجهاز بجهاز إرسال راديو بسيط إلى حد ما. عند إنشائه، قرر المصممون الاكتفاء بالحد الأدنى من المجموعة التقنية. ومع ذلك، كان أول قمر صناعي بسيط بمثابة بداية للتطوير حقبة جديدة تكنولوجيا الفضاءوالمعدات. اليوم يمكننا القول أن هذا الجهاز أصبح إنجاز ضخممن أجل الإنسانية وتطوير العديد من الفروع العلمية للبحث. بالإضافة إلى ذلك، كان وضع قمر صناعي في مداره بمثابة إنجاز للعالم أجمع، وليس فقط للاتحاد السوفييتي. أصبح هذا ممكنًا بفضل العمل الجاد الذي قام به المصممون لإنشاء صواريخ باليستية عابرة للقارات.

لقد كانت الإنجازات العالية في علم الصواريخ على وجه التحديد هي التي مكنت المصممين من إدراك أنه من خلال تقليل الحمولة الصافية لمركبة الإطلاق، من الممكن تحقيق سرعات طيران عالية جدًا ستتجاوز سرعة الهروببسرعة ~ 7.9 كم / ثانية. كل هذا جعل من الممكن إطلاق أول قمر صناعي في مدار الأرض. تعتبر المركبات الفضائية والتكنولوجيا مثيرة للاهتمام لأنه تم اقتراح العديد من التصاميم والمفاهيم المختلفة.

في مفهوم واسع، المركبة الفضائية هي جهاز ينقل المعدات أو الأشخاص إلى الحدود حيث تنتهي الجزء العلويالغلاف الجوي للأرض. ولكن هذا هو الخروج فقط إلى الفضاء القريب. عند حل مختلف مهام الفضاءتنقسم المركبات الفضائية إلى الفئات التالية:

شبه مداري

المدارية أو القريبة من الأرض، والتي تتحرك في مدارات مركزية الأرض؛

بين الكواكب.

على الكواكب.

تم إنشاء أول صاروخ لإطلاق قمر صناعي إلى الفضاء من قبل مصممي اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، واستغرق إنشائه وقتًا أقل من ضبط وتصحيح جميع الأنظمة. كما أثر عامل الوقت على التكوين البدائي للقمر الصناعي، حيث كان الاتحاد السوفييتي هو الذي سعى إلى تحقيق السرعة الكونية الأولى لإنشائه. علاوة على ذلك، فإن حقيقة إطلاق صاروخ خارج الكوكب كانت إنجازًا أكثر أهمية في ذلك الوقت من كمية ونوعية المعدات المثبتة على القمر الصناعي. كل العمل الذي تم إنجازه توج بانتصار البشرية جمعاء.

كما تعلمون، كان غزو الفضاء الخارجي قد بدأ للتو، ولهذا السبب حقق المصممون المزيد والمزيد في علم الصواريخ، مما مكن من إنشاء مركبات فضائية وتكنولوجيا أكثر تقدمًا ساعدت في تحقيق قفزة هائلة في استكشاف الفضاء. كما أن التطوير والتحديث الإضافي للصواريخ ومكوناتها جعل من الممكن تحقيق سرعة إفلات ثانية وزيادة كتلة الحمولة على متنها. ونتيجة لكل هذا، أصبح الإطلاق الأول لصاروخ يحمل شخصًا على متنه ممكنًا في عام 1961.

يمكن لموقع البوابة أن يخبرك بالكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام حول تطور المركبات الفضائية والتكنولوجيا على مر السنين وفي جميع دول العالم. قليل من الناس يعرفون أن أبحاث الفضاء بدأت بالفعل على يد العلماء قبل عام 1957. تم إرسال أول معدات علمية للدراسة إلى الفضاء الخارجي في أواخر الأربعينيات. كانت الصواريخ المحلية الأولى قادرة على رفع المعدات العلمية إلى ارتفاع 100 كيلومتر. بالإضافة إلى ذلك، لم يكن هذا إطلاقًا واحدًا، فقد تم تنفيذه في كثير من الأحيان، وبلغ الحد الأقصى لارتفاعه 500 كيلومتر، مما يعني أن الأفكار الأولى حول الفضاء الخارجي كانت موجودة بالفعل قبل الإطلاق عصر الفضاء. وفي أيامنا هذه، وباستخدام أحدث التقنيات، قد تبدو تلك الإنجازات بدائية، لكنها هي التي جعلت من الممكن تحقيق ما لدينا في الوقت الحالي.

تتطلب المركبة الفضائية والتكنولوجيا التي تم إنشاؤها حل عدد كبير من المشاكل مهام مختلفة. وكانت أهم المشاكل:

1. اختيار مسار الرحلة الصحيح للمركبة الفضائية وإجراء مزيد من التحليل لحركتها. لحل هذه المشكلة، كان من الضروري تطوير الميكانيكا السماوية بشكل أكثر نشاطا، والتي أصبحت علما تطبيقيا.
2. لقد فرض فراغ الفضاء وانعدام الوزن تحدياتهما الخاصة على العلماء. وهذا لا يقتصر فقط على إنشاء علبة محكمة الغلق يمكن الاعتماد عليها يمكنها تحمل الظروف الفضائية القاسية إلى حد ما، ولكن أيضًا تطوير المعدات التي يمكنها أداء مهامها في الفضاء بشكل فعال كما هو الحال على الأرض. نظرًا لأنه لا يمكن لجميع الآليات أن تعمل بشكل مثالي في ظروف انعدام الوزن والفراغ وكذلك في الظروف الأرضية. كانت المشكلة الرئيسية هي استبعاد الحمل الحراري في الأحجام المختومة؛ كل هذا أدى إلى تعطيل المسار الطبيعي للعديد من العمليات.

1. كما تعطل تشغيل المعدات بسبب الإشعاع الحراري الصادر عن الشمس. وللقضاء على هذا التأثير، كان من الضروري التفكير في طرق حسابية جديدة للأجهزة. كما تم التفكير في العديد من الأجهزة للحفاظ على ظروف درجة الحرارة الطبيعية داخل المركبة الفضائية نفسها.
2. أصبح مصدر الطاقة للأجهزة الفضائية مشكلة كبيرة. كان الحل الأمثل للمصممين هو تحويل الطاقة الشمسية التعرض للإشعاعفي الكهرباء.
3. لقد استغرق حل مشكلة الاتصالات الراديوية والتحكم في المركبات الفضائية وقتا طويلا، حيث أن أجهزة الرادار الأرضية لا يمكن أن تعمل إلا على مسافة تصل إلى 20 ألف كيلومتر، وهذا لا يكفي للفضاء الخارجي. إن تطور الاتصالات اللاسلكية بعيدة المدى في عصرنا يجعل من الممكن الحفاظ على الاتصال مع المجسات والأجهزة الأخرى على مسافة ملايين الكيلومترات.
4. ما زال أكبر مشكلةكل ما تبقى هو الضبط الدقيق للمعدات التي تم تجهيزهم بها أجهزة الفضاء. بادئ ذي بدء، يجب أن تكون المعدات موثوقة، لأن الإصلاحات في الفضاء، كقاعدة عامة، كانت مستحيلة. كما تم التفكير في طرق جديدة لنسخ المعلومات وتسجيلها.

أثارت المشاكل التي نشأت اهتمام الباحثين والعلماء مناطق مختلفةمعرفة. التعاون المشترك جعل من الممكن الحصول عليها نتائج إيجابيةعند حل المهام المعينة. وبسبب كل هذا، بدأ مجال جديد من المعرفة في الظهور، وهو تكنولوجيا الفضاء. وانفصل ظهور هذا النوع من التصميم عن الطيران وغيره من الصناعات بسبب تفرده، معرفة خاصةومهارات العمل.

مباشرة بعد إنشاء أول قمر صناعي للأرض وإطلاقه بنجاح، حدث تطور تكنولوجيا الفضاء في ثلاثة اتجاهات رئيسية، وهي:

1. تصميم وتصنيع الأقمار الصناعية الأرضية لأداء المهام المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، تعمل الصناعة على تحديث هذه الأجهزة وتحسينها، مما يجعل من الممكن استخدامها على نطاق أوسع.
2. إنشاء أجهزة لاستكشاف الفضاء بين الكواكب وأسطح الكواكب الأخرى. عادةً ما تقوم هذه الأجهزة بتنفيذ مهام مبرمجة ويمكن أيضًا التحكم فيها عن بعد.
3. ويجري العمل على تكنولوجيا الفضاء نماذج مختلفةالخلق محطات فضائيةوالتي يمكن للعلماء إجراء الأنشطة البحثية عليها. تقوم هذه الصناعة أيضًا بتصميم وتصنيع المركبات الفضائية المأهولة.

العديد من مجالات تكنولوجيا الفضاء وتحقيق سرعة الهروب سمحت للعلماء بالوصول إلى أماكن أبعد الأجسام الفضائية. ولهذا السبب كان من الممكن في نهاية الخمسينيات إطلاق قمر صناعي نحو القمر، بالإضافة إلى أن تكنولوجيا ذلك الوقت جعلت من الممكن بالفعل إرسال أقمار صناعية للبحث إلى أقرب الكواكب القريبة من الأرض. وهكذا، فإن الأجهزة الأولى التي تم إرسالها لدراسة القمر أتاحت للبشرية أن تتعلم لأول مرة عن معالم الفضاء الخارجي ورؤيته الجانب العكسيأقمار. ومع ذلك، فإن تكنولوجيا الفضاء في بداية عصر الفضاء كانت لا تزال غير كاملة ولا يمكن السيطرة عليها، وبعد الانفصال عن مركبة الإطلاق الجزء الرئيسيتدور بشكل فوضوي للغاية حول مركز كتلتها. لم يسمح الدوران غير المنضبط للعلماء بإجراء الكثير من الأبحاث، الأمر الذي حفز بدوره المصممين على إنشاء مركبات وتقنيات فضائية أكثر تقدمًا.

لقد كان تطوير المركبات الخاضعة للرقابة هو الذي سمح للعلماء بإجراء المزيد من الأبحاث ومعرفة المزيد عن الفضاء الخارجي وخصائصه. كما أن الطيران المتحكم والمستقر للأقمار الصناعية والأجهزة الأوتوماتيكية الأخرى التي يتم إطلاقها في الفضاء يسمح بنقل المعلومات بشكل أكثر دقة وعالية الجودة إلى الأرض بسبب اتجاه الهوائيات. بسبب التحكم المتحكم فيهيمكن إجراء المناورات اللازمة.

في أوائل الستينيات، تم تنفيذ عمليات إطلاق الأقمار الصناعية إلى أقرب الكواكب بنشاط. أتاحت عمليات الإطلاق هذه التعرف بشكل أكبر على الظروف الموجودة على الكواكب المجاورة. ولكن لا يزال أعظم نجاح في هذا الوقت للبشرية جمعاء على كوكبنا هو رحلة Yu.A. جاجارين. بعد إنجازات اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في بناء المعدات الفضائية، أولت معظم دول العالم أيضًا اهتمامًا خاصًا لعلوم الصواريخ وإنشاء تكنولوجيا الفضاء الخاصة بها. ومع ذلك، كان الاتحاد السوفييتي رائدًا في هذه الصناعة، لأنه كان أول من ابتكر جهازًا نفذ هبوطًا سلسًا على سطح القمر. بعد الهبوط الناجح الأول على القمر والكواكب الأخرى، تم تعيين مهمة إجراء دراسة أكثر تفصيلاً للأسطح الأجسام الكونيةباستخدام الأجهزة الأوتوماتيكية لدراسة الأسطح ونقل الصور ومقاطع الفيديو إلى الأرض.

كانت المركبة الفضائية الأولى، كما ذكرنا أعلاه، خارجة عن السيطرة ولم تتمكن من العودة إلى الأرض. عند إنشاء أجهزة التحكم، واجه المصممون مشكلة الهبوط الآمن للأجهزة والطاقم. نظرًا لأن الدخول السريع جدًا للجهاز إلى الغلاف الجوي للأرض يمكن أن يحرقه ببساطة من ارتفاع درجة الحرارة بسبب الاحتكاك. بالإضافة إلى ذلك، عند العودة، كان على الأجهزة أن تهبط وتتناثر بأمان في مجموعة واسعة من الظروف.

أتاح التطوير الإضافي لتكنولوجيا الفضاء إمكانية تصنيع محطات مدارية يمكن استخدامها لسنوات عديدة، مع تغيير تركيبة الباحثين على متنها. أول مركبة مدارية من هذا النوعأصبح المحطة السوفيتية"الألعاب النارية". وكان إنشائها قفزة هائلة أخرى للبشرية في معرفة الفضاء الخارجي والظواهر.

أعلاه جزء صغير جدًا من جميع الأحداث والإنجازات في إنشاء واستخدام المركبات الفضائية والتكنولوجيا التي تم إنشاؤها في العالم لدراسة الفضاء. ولكن لا يزال العام الأكثر أهمية هو عام 1957، الذي بدأ منه عصر الصواريخ النشطة واستكشاف الفضاء. لقد كان إطلاق المسبار الأول هو الذي أدى إلى التطور الهائل لتكنولوجيا الفضاء في جميع أنحاء العالم. وقد أصبح هذا ممكنا بفضل إنشاء مركبة إطلاق من الجيل الجديد في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، والتي كانت قادرة على رفع المسبار إلى ارتفاع مدار الأرض.

للتعرف على كل هذا وأكثر من ذلك بكثير، يقدم لك موقع البوابة الخاص بنا الكثير من المقالات ومقاطع الفيديو والصور الفوتوغرافية الرائعة لتكنولوجيا الفضاء والأشياء.

تصنيف المركبات الفضائية

أساس طيران جميع المركبات الفضائية هو تسارعها إلى سرعات تساوي أو تتجاوز السرعة الكونية الأولى، والتي عندها الطاقة الحركيةتعمل المركبة الفضائية على موازنة جاذبيتها مع مجال الجاذبية الأرضية. تطير المركبة الفضائية في مدار يعتمد شكله على معدل التسارع والمسافة إلى مركز الجذب. يتم تسريع المركبات الفضائية باستخدام مركبات الإطلاق (LV) والمعززات الأخرى. المركبات، بما في ذلك تلك القابلة لإعادة الاستخدام.

تنقسم المركبات الفضائية إلى مجموعتين بناءً على سرعات الطيران:

القريبة من الأرض، بسرعة أقل من السرعة الكونية الثانية، ويتحرك في مدارات مركزية الأرض ولا يخرج عن نطاق العمل مجال الجاذبيةأرض؛

بين الكواكبوالتي تتم رحلتها بسرعات أعلى من السرعة الكونية الثانية.

حسب الغرض منها تنقسم المركبات الفضائية إلى:

الأقمار الصناعيةالأرض (القمر الصناعي)؛

الأقمار الصناعية للقمر (ISL)، والمريخ (ISM)، والزهرة (ISV)، والشمس (ISS)، وما إلى ذلك؛

محطات بين الكواكب التلقائية (AIS)؛

مركبة فضائية مأهولة (SC)؛

محطات مدارية(نظام التشغيل).

من سمات معظم المركبات الفضائية قدرتها على العمل بشكل مستقل لفترة طويلة في ظروف الفضاء الخارجي. ولهذا الغرض، تحتوي المركبة الفضائية على أنظمة إمداد بالطاقة (البطاريات الشمسية، خلايا الوقودوالنظائر والنووية محطات توليد الطاقةالخ)، الأنظمة التنظيمية النظام الحراريوعلى المركبات الفضائية المأهولة - أنظمة دعم الحياة (LS) مع تنظيم الغلاف الجوي ودرجة الحرارة والرطوبة والمياه وإمدادات الغذاء. تحتوي المركبات الفضائية عادةً على أنظمة للتحكم في الحركة والتوجيه المكاني تعمل في الوضع التلقائي، بينما تعمل المركبات المأهولة في الوضع اليدوي. يتم ضمان طيران المركبات الفضائية الآلية والمأهولة من خلال الاتصال اللاسلكي المستمر بالأرض ونقل معلومات القياس عن بعد والتلفزيون.

يختلف تصميم المركبة الفضائية في عدد من الميزات المتعلقة بظروف الطيران الفضائي. يتطلب عمل المركبة الفضائية وجود وسائل تقنية مترابطة تشكل المجمع الفضائي. يشتمل المجمع الفضائي عادةً على: مطار فضائي به مجمعات تقنية وقياسية للإطلاق، ومركز للتحكم في الطيران، ومركبة بعيدة المدى الاتصالات الفضائيةبما في ذلك الأنظمة الأرضية والسفن وأنظمة البحث والإنقاذ وغيرها من الأنظمة التي تضمن عمل المجمع الفضائي والبنية التحتية الخاصة به.

يتأثر تصميم المركبات الفضائية وتشغيل أنظمتها وتجميعاتها وعناصرها بشكل كبير بما يلي:

انعدام الوزن

فراغ عميق

التأثيرات الإشعاعية والكهرومغناطيسية والنيزكية؛

الأحمال الحرارية

الأحمال الزائدة أثناء التسارع والدخول إلى الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي للكواكب (لمركبات الهبوط) وغيرها.

انعدام الوزنتتميز بحالة لا يوجد فيها ضغط متبادل لجزيئات الوسط والأشياء على بعضها البعض. نتيجة لانعدام الوزن، يتم انتهاك الأداء الطبيعي جسم الإنسان: تدفق الدم، والتنفس، والهضم، ونشاط الجهاز الدهليزي. انخفاض الفولتية الجهاز العضليمما يؤدي إلى ضمور العضلات، وتغيرات في استقلاب المعادن والبروتينات في العظام، وما إلى ذلك. يؤثر انعدام الوزن أيضًا على تصميم المركبة الفضائية: يتدهور نقل الحرارة بسبب نقص التبادل الحراري بالحمل الحراري، ويصبح تشغيل جميع الأنظمة التي تحتوي على سوائل عمل سائلة وغازية أكثر تعقيدًا، ويصبح توريد مكونات الوقود إلى الغرفة أكثر صعوبة للمحرك وبدء تشغيله. وهذا يتطلب استخدام حلول تقنية خاصة للتشغيل الطبيعي لأنظمة المركبات الفضائية في ظروف انعدام الجاذبية.

تأثير الفراغ العميقيؤثر على خصائص بعض المواد أثناء إقامتها الطويلة في الفضاء الخارجي نتيجة تبخر العناصر المكونة لها، وفي المقام الأول الطلاءات؛ بسبب تبخر مواد التشحيم والانتشار المكثف، فإن أداء أزواج الاحتكاك (في المفصلات والمحامل) يتدهور بشكل كبير؛ تخضع أسطح المفاصل النظيفة للحام البارد. لذلك، فإن معظم الراديو الإلكتروني و الأجهزة الكهربائيةويجب وضع الأنظمة عند التشغيل في الفراغ في حجرات محكمة الغلق مع جو خاص، والذي يسمح لها في نفس الوقت بالحفاظ على نظام حراري معين.

التعرض للإشعاع، التي تم إنشاؤها بواسطة الإشعاع الجسيمي الشمسي، أحزمة الإشعاعالأرض و الإشعاع الكوني، يمكن أن يكون لها تأثير كبير على الخصائص الفيزيائية والكيميائية، على هيكل المواد وقوتها، تسبب تأين البيئة في المقصورات المغلقة، وتؤثر على سلامة الطاقم. للرحلات الطويلة سفن الفضاءفمن الضروري توفير خاص الحماية من الإشعاعمقصورات السفن أو الملاجئ الإشعاعية.

التأثير الكهرومغناطيسييؤثر على التراكم الكهرباء الساكنةعلى سطح المركبة الفضائية، مما يؤثر على دقة تشغيل الأجهزة والأنظمة الفردية، وكذلك السلامة من الحرائق لأنظمة دعم الحياة التي تحتوي على الأكسجين. يتم حل مسألة التوافق الكهرومغناطيسي في تشغيل الأجهزة والأنظمة عند تصميم مركبة فضائية على أساس بحث خاص.

خطر النيزكيرتبط بتآكل سطح المركبة الفضائية، ونتيجة لذلك يتغير الخصائص البصريةالكوات، يتم تقليل كفاءة الألواح الشمسية وضيق المقصورات. لمنع ذلك، يتم استخدام أغطية مختلفة، وقذائف واقية والطلاءات.

التأثيرات الحرارية، مخلوق الإشعاع الشمسيويؤثر تشغيل أنظمة وقود المركبات الفضائية على تشغيل الأجهزة والطاقم. لتنظيم النظام الحراري، يتم استخدام الطلاءات العازلة الحرارية أو الأغطية الواقية على سطح المركبة الفضائية، ويتم إجراء التكييف الحراري للمساحة الداخلية، ويتم تركيب مبادلات حرارية خاصة.

تنشأ أنظمة خاصة للإجهاد الحراري على المركبات الفضائية الهابطة عندما تتباطأ في الغلاف الجوي للكوكب. وفي هذه الحالة، تكون الأحمال الحرارية والقصورية على هيكل المركبة الفضائية مرتفعة للغاية، الأمر الذي يتطلب استخدام طبقات عازلة حرارية خاصة. الأكثر شيوعًا بالنسبة لأجزاء الهبوط من المركبة الفضائية هي ما يسمى بالطبقات المحمولة، المصنوعة من مواد يتم حملها بعيدًا عن طريق التدفق الحراري. "حمل بعيدا" من المواد يرافقه تحول المرحلةوالتدمير الذي أنفق من أجله عدد كبيرالحرارة التي تدخل سطح الهيكل، ونتيجة لذلك تقلل بشكل كبير تدفقات الحرارة. كل هذا يسمح لك بحماية هيكل الجهاز بحيث لا تتجاوز درجة حرارته الحد المسموح به. لتقليل كتلة الحماية الحرارية على المركبات النزولية، يتم استخدام الطلاءات متعددة الطبقات، حيث يمكن للطبقة العليا أن تصمد أمامها درجات حرارة عاليةوالأحمال الديناميكية الهوائية، والطبقات الداخلية لها خصائص جيدة للحماية من الحرارة. يمكن طلاء الأسطح المحمية في SA بمواد سيراميكية أو زجاجية، أو جرافيت، أو بلاستيك، إلخ.

لتقليل الأحمال بالقصور الذاتي تستخدم مركبات الهبوط مسارات هبوط تخطيطية، ويستخدم الطاقم بدلات ومقاعد خاصة مضادة للجاذبية تحد من إدراك جسم الإنسان لقوى الجاذبية.

وبالتالي، يجب أن تكون المركبة الفضائية مجهزة بالأنظمة المناسبة لضمان ذلك موثوقية عاليةتشغيل جميع الوحدات والهياكل وكذلك الطاقم أثناء الإطلاق والهبوط والرحلة الفضائية. وللقيام بذلك يتم تنفيذ تصميم وتخطيط المركبة الفضائية بطريقة معينة، ويتم اختيار أوضاع الطيران والمناورة والنزول، واستخدام الأنظمة والأدوات المناسبة، وتكرار أهم الأنظمة والأدوات لتشغيل المركبة الفضائية يتم تطبيقه.