Anatomi af en satellit. Rumfartøjer og teknologi

De uudforskede dybder af rummet har interesseret menneskeheden i mange århundreder. Udforskere og videnskabsmænd har altid taget skridt til at forstå stjernebillederne og det ydre rum. Dette var de første, men betydelige resultater på det tidspunkt, som tjente til at videreudvikle forskningen i denne industri.

En vigtig bedrift var opfindelsen af ​​teleskopet, ved hjælp af hvilket menneskeheden var i stand til at se meget længere ud i verden. ydre rum og lære de rumobjekter, der omgiver vores planet nærmere at kende. I dag er udforskning af rummet meget lettere end i de år. Vores portalside tilbyder dig en masse interessante og fascinerende fakta om rummet og dets mysterier.

Det første rumfartøj og teknologi

Aktiv udforskning af det ydre rum begyndte med lanceringen af ​​vores planets første kunstigt skabte satellit. Denne begivenhed går tilbage til 1957, hvor den blev sendt i kredsløb om Jorden. Hvad angår den første enhed, der dukkede op i kredsløb, var den ekstremt enkel i sit design. Denne enhed var udstyret med en ret simpel radiosender. Da de skabte det, besluttede designerne at nøjes med det mest minimale tekniske sæt. Ikke desto mindre fungerede den første simple satellit som start på udviklingen Ny æra rumteknologi og udstyr. I dag kan vi sige, at denne enhed er blevet en kæmpe præstation for menneskeheden og manges udvikling videnskabelige industrier forskning. Derudover var det en præstation for hele verden at sætte en satellit i kredsløb, og ikke kun for USSR. Dette blev muligt på grund af designeres hårde arbejde for at skabe interkontinentale ballistiske missiler.

Det var netop de høje resultater inden for raketvidenskab, der gjorde det muligt for designere at indse, at ved at reducere løfterakettens nyttelast er det muligt at opnå meget høje flyvehastigheder, der vil overstige flugthastighed ved ~7,9 km/s. Alt dette gjorde det muligt at opsende den første satellit i kredsløb om Jorden. Rumfartøjer og teknologi er interessante, fordi mange forskellige designs og koncepter er blevet foreslået.

I et bredt begreb er et rumfartøj en enhed, der transporterer udstyr eller mennesker til grænsen, hvor den øverste del af jordens atmosfære ender. Men dette er kun en udgang til det nære rum. Ved løsning af div rumopgaver rumfartøj opdelt i følgende kategorier:

Suborbital;

Orbital eller nær-Jorden, som bevæger sig i geocentriske baner;

Interplanetarisk;

På planeten.

Oprettelsen af ​​den første raket til at lancere en satellit i rummet blev udført af USSR-designere, og selve skabelsen af ​​den tog mindre tid end finjustering og fejlfinding af alle systemer. Tidsfaktoren påvirkede også den primitive konfiguration af satellitten, da det var Sovjetunionen, der forsøgte at opnå den første kosmiske hastighed af dens skabelse. Desuden var selve det faktum at opsende en raket ud over planeten en mere betydningsfuld præstation på det tidspunkt end mængden og kvaliteten af ​​udstyr installeret på satellitten. Alt det udførte arbejde blev kronet med triumf for hele menneskeheden.

Som bekendt var erobringen af ​​det ydre rum lige begyndt, og derfor opnåede designere mere og mere inden for raketvidenskab, som gjorde det muligt at skabe mere avancerede rumfartøjer og teknologi, der var med til at tage et stort spring i udforskningen af ​​rummet. Yderligere udvikling og modernisering af raketter og deres komponenter gjorde det også muligt at opnå en anden flugthastighed og øge massen af ​​nyttelast om bord. På grund af alt dette blev den første opsendelse af en raket med en person om bord mulig i 1961.

Portalsiden kan fortælle dig en masse interessante ting om udviklingen af ​​rumfartøjer og teknologi gennem alle år og i alle lande i verden. De færreste ved, at rumforskning faktisk blev startet af videnskabsmænd før 1957. Det første videnskabelige udstyr til undersøgelse blev sendt ud i det ydre rum tilbage i slutningen af ​​40'erne. De første indenlandske raketter var i stand til at løfte videnskabeligt udstyr til en højde på 100 kilometer. Derudover var dette ikke en enkelt opsendelse, de blev udført ret ofte, og den maksimale højde for deres stigning nåede 500 kilometer, hvilket betyder, at de første ideer om det ydre rum allerede eksisterede før begyndelsen af ​​rumalderen. I dag, ved at bruge de nyeste teknologier, kan disse præstationer virke primitive, men det er dem, der gjorde det muligt at opnå det, vi har i øjeblikket.

Det skabte rumfartøj og teknologi krævede at løse en lang række forskellige problemer. De vigtigste problemer var:

1. Valg af den korrekte flyvebane for rumfartøjet og yderligere analyse af dets bevægelse. For at løse dette problem var det nødvendigt mere aktivt at udvikle himmelmekanik, som blev en anvendt videnskab.
2. Vakuum af plads og vægtløshed har stillet deres egne udfordringer for videnskabsmænd. Og dette er ikke kun skabelsen af ​​en pålidelig forseglet sag, der kunne modstå temmelig barske rumforhold, men også udviklingen af ​​udstyr, der kunne udføre sine opgaver i rummet lige så effektivt som på Jorden. Da ikke alle mekanismer kunne fungere perfekt i vægtløshed og vakuum såvel som under terrestriske forhold. Hovedproblemet var udelukkelsen af ​​termisk konvektion i forseglede volumener; alt dette forstyrrede det normale forløb af mange processer.

1. Driften af ​​udstyret blev også forstyrret af termisk stråling fra Solen. For at eliminere denne indflydelse var det nødvendigt at gennemtænke nye beregningsmetoder for enheder. En masse enheder var også tænkt ud til at opretholde normale temperaturforhold inde i selve rumfartøjet.
2. Strømforsyning til rumenheder er blevet et stort problem. Den mest optimale løsning af designerne var omdannelsen af ​​solstråling til elektricitet.
3. Det tog ret lang tid at løse problemet med radiokommunikation og kontrol af rumfartøjer, da jordbaserede radarenheder kun kunne fungere i en afstand på op til 20 tusinde kilometer, og dette er ikke nok til det ydre rum. Udviklingen af ​​ultra-langrækkende radiokommunikation i vores tid gør det muligt at opretholde kommunikation med sonder og andre enheder i en afstand af millioner af kilometer.
4. Alligevel forblev det største problem finjusteringen af ​​det udstyr, der udstyrede rumenhederne. Først og fremmest skal udstyret være pålideligt, da reparationer i rummet som regel var umulige. Der blev også tænkt på nye måder at kopiere og registrere information på.

De problemer, der opstod, vakte interesse hos forskere og videnskabsmænd forskellige områder viden. Fælles samarbejde gjorde det muligt at opnå positive resultater i løsningen af ​​de stillede opgaver. På grund af alt dette begyndte et nyt vidensfelt at dukke op, nemlig rumteknologi. Fremkomsten af ​​denne type design blev adskilt fra luftfart og andre industrier på grund af dets unikke karakter, særlig viden og arbejdsevner.

Umiddelbart efter oprettelsen og den vellykkede opsendelse af den første kunstige jordsatellit fandt udviklingen af ​​rumteknologi sted i tre hovedretninger, nemlig:

1. Design og fremstilling af jordsatellitter til at udføre forskellige opgaver. Derudover er industrien ved at modernisere og forbedre disse enheder, hvilket gør det muligt at bruge dem mere bredt.
2. Oprettelse af enheder til at udforske det interplanetariske rum og andre planeters overflader. Typisk udfører disse enheder programmerede opgaver og kan også fjernstyres.
3. Rumteknologi arbejder på forskellige modeller for at skabe rumstationer, som det er muligt at udføre forskningsaktiviteter videnskabsmænd. Denne industri designer og fremstiller også bemandede rumfartøjer.

Mange områder af rumteknologi og opnåelse af flugthastighed har gjort det muligt for forskere at få adgang til fjernere rumobjekter. Derfor var det i slutningen af ​​50'erne muligt at opsende en satellit mod Månen, desuden gjorde den tids teknologi det allerede muligt at sende forskningssatellitter til de nærmeste planeter i nærheden af ​​Jorden. Således tillod de første enheder, der blev sendt for at studere Månen, menneskeheden for første gang at lære om parametrene i det ydre rum og se modsatte side Måner. Alligevel var rumteknologien fra begyndelsen af ​​rumæraen stadig ufuldkommen og ukontrollerbar, og efter adskillelse fra løfteraketten roterede hoveddelen ret kaotisk omkring midten af ​​sin masse. Ukontrolleret rotation tillod ikke videnskabsmænd at udføre meget forskning, hvilket igen stimulerede designere til at skabe mere avancerede rumfartøjer og teknologi.

Det var udviklingen af ​​kontrollerede køretøjer, der gjorde det muligt for videnskabsmænd at udføre endnu mere forskning og lære mere om det ydre rum og dets egenskaber. Også den kontrollerede og stabile flyvning af satellitter og andre automatiske enheder, der sendes ud i rummet, giver mulighed for mere nøjagtig og højkvalitets transmission af information til Jorden på grund af antennernes orientering. På grund af kontrolleret kontrol nødvendige manøvrer kan udføres.

I begyndelsen af ​​60'erne blev der aktivt udført satellitopsendelser til de nærmeste planeter. Disse opsendelser gjorde det muligt at blive mere fortrolig med forholdene på naboplaneter. Men alligevel er den største succes i denne tid for hele menneskeheden på vores planet Yu.A. Gagarin. Efter USSR's resultater i konstruktionen af ​​rumudstyr lagde de fleste lande i verden også særlig opmærksomhed på raketvidenskab og skabelsen af ​​deres egen rumteknologi. Ikke desto mindre var USSR førende i denne industri, da det var den første til at skabe en enhed, der udførte en blød landing på Månen. Efter de første vellykkede landinger på Månen og andre planeter var opgaven sat til en mere detaljeret undersøgelse af overflader kosmiske legemer bruge automatiske enheder til at studere overflader og sende fotos og videoer til Jorden.

De første rumfartøjer, som nævnt ovenfor, var ukontrollerbare og kunne ikke vende tilbage til Jorden. Ved oprettelse af kontrollerede enheder stod designere over for problemet med sikker landing af enheder og besætning. Da en meget hurtig indtræden af ​​enheden i jordens atmosfære simpelthen kunne brænde den fra den høje temperatur på grund af friktion. Derudover skulle apparaterne ved hjemkomst lande og sprøjte sikkert ned under en lang række forhold.

Yderligere udvikling af rumteknologi gjorde det muligt at fremstille orbitalstationer, der kan bruges i mange år, samtidig med at sammensætningen af ​​forskerne om bord blev ændret. Det første orbitale køretøj af denne type blev til sovjetisk station"Fyrværkeri". Dets skabelse var endnu et stort spring for menneskeheden i viden om det ydre rum og fænomener.

Ovenfor er en meget lille del af alle begivenheder og resultater i skabelsen og brugen af ​​rumfartøjer og teknologi, der blev skabt i verden til studiet af rummet. Men alligevel var det mest betydningsfulde år 1957, hvorfra æraen med aktiv raketry og rumudforskning begyndte. Det var opsendelsen af ​​den første sonde, der gav anledning til den eksplosive udvikling af rumteknologi i hele verden. Og dette blev muligt på grund af oprettelsen i USSR af en ny generation af løfteraket, som var i stand til at løfte sonden til højden af ​​jordens kredsløb.

For at lære om alt dette og meget mere, tilbyder vores portalwebsted dig en masse fascinerende artikler, videoer og fotografier af rumteknologi og objekter.

Klassificering af rumfartøjer

Grundlaget for alle rumfartøjers flyvning er deres acceleration til hastigheder lig med eller over den første kosmiske hastighed, hvormed kinetisk energi Rumfartøjet balancerer sin tiltrækning med Jordens gravitationsfelt. Rumfartøjet flyver i en bane, hvis form afhænger af accelerationshastigheden og afstanden til det tiltrækkende centrum. Rumfartøjer accelereres ved hjælp af løfteraketter (LV) og andre boostere Køretøj, herunder genbrugelige.

Rumfartøjer er opdelt i to grupper baseret på flyvehastigheder:

nær-jorden, der har en hastighed mindre end den anden kosmiske hastighed, bevæger sig i geocentriske baner og ikke går ud over handlingens omfang gravitationsfelt Jorden;

interplanetarisk, hvis flyvning sker ved hastigheder over den anden kosmiske hastighed.

Ifølge deres formål er rumfartøjer opdelt i:

Kunstige jordsatellitter (AES);

Kunstige månens (ISL), Mars (ISM), Venus (ISV), Solen (ISS) osv.;

Automatiske interplanetære stationer (AIS);

Bemandet rumfartøj (SC);

Orbital stationer (OS).

Et træk ved de fleste rumfartøjer er deres evne til at operere uafhængigt i lang tid under forhold i det ydre rum. Til dette formål har rumfartøjet strømforsyningssystemer (solbatterier, brændselsceller, isotoper og nuklear kraftværker etc.), termiske kontrolsystemer, og på bemandede rumfartøjer - livsstøttesystemer (LCS) med regulering af atmosfære, temperatur, fugtighed, vand- og fødevareforsyning. Rumfartøjer har normalt bevægelses- og rumlig orienteringskontrolsystemer, der fungerer i automatisk tilstand, mens bemandede arbejder i manuel tilstand. Flyvningen af ​​automatiske og bemandede rumfartøjer sikres ved konstant radiokommunikation med Jorden, transmission af telemetri- og tv-information.

Rumfartøjets design adskiller sig i en række funktioner relateret til rumflyvningsforhold. Funktionen af ​​rumfartøjer kræver eksistensen af ​​indbyrdes forbundne tekniske midler, der udgør rumkomplekset. Rumkomplekset omfatter normalt: et kosmodrom med opsendelsestekniske og målekomplekser, et flyvekontrolcenter, et kommunikationscenter for dybt rum, herunder jord- og skibssystemer, eftersøgning og redning og andre systemer, der sikrer rumkompleksets funktion og dets infrastruktur.

Designet af rumfartøjer og driften af ​​deres systemer, samlinger og elementer er væsentligt påvirket af:

Vægtløshed;

Dybt vakuum;

Stråling, elektromagnetiske og meteornedslag;

Termiske belastninger;

Overbelastninger under acceleration og indtræden i de tætte lag af atmosfæren på planeter (til nedstigningskøretøjer) osv.

Vægtløshed kendetegnet ved en tilstand, hvor der ikke er noget gensidigt tryk af partikler af mediet og genstande på hinanden. Som et resultat af vægtløshed forstyrres den normale funktion af den menneskelige krop: blodgennemstrømning, vejrtrækning, fordøjelse, aktivitet af det vestibulære apparat; spændingen i muskelsystemet reduceres, hvilket fører til muskelatrofi, mineral- og proteinstofskifte i knoglerne ændres osv. Vægtløshed påvirker også rumfartøjets design: varmeoverførslen forringes på grund af manglen på konvektiv varmeveksling, driften af ​​alle systemer med flydende og gas arbejdsvæsker bliver mere komplicerede, og tilførslen af ​​brændstofkomponenter til motorkammeret og dets start. Dette kræver brug af specielle tekniske løsninger til normal funktion af rumfartøjssystemer under nul-tyngdekraftsforhold.

Effekt af dybt vakuum påvirker nogle materialers egenskaber under deres lange ophold i det ydre rum som følge af fordampningen af ​​individuelle bestanddele, primært belægninger; på grund af fordampning af smøremidler og intens diffusion forringes ydeevnen af ​​gnidepar (i hængsler og lejer) betydeligt; rene fugeflader udsættes for koldsvejsning. Derfor er de fleste radioelektroniske og elektriske apparater og systemer, når de opererer i et vakuum, bør placeres i hermetisk lukkede rum med en særlig atmosfære, som samtidig giver dem mulighed for at opretholde et givet termisk regime.

Udsættelse for stråling, skabt af solar corpuskulær stråling, strålingsbælter Jord og kosmisk stråling, kan have en væsentlig indflydelse på de fysiske og kemiske egenskaber, strukturen af ​​materialer og deres styrke, forårsage ionisering af miljøet i lukkede rum og påvirke besætningens sikkerhed. For langsigtede rumfartøjsflyvninger er det nødvendigt at give særlige strålebeskyttelse skibsrum eller strålingsly.

Elektromagnetisk påvirkning påvirker akkumulering statisk elektricitet på overfladen af ​​rumfartøjet, hvilket påvirker nøjagtigheden af ​​driften af ​​individuelle instrumenter og systemer samt brandsikkerheden af ​​livsstøttesystemer, der indeholder ilt. Spørgsmålet om elektromagnetisk kompatibilitet i driften af ​​enheder og systemer er løst, når man designer et rumfartøj på grundlag af særlig forskning.

Meteorfare er forbundet med erosion af rumfartøjets overflade, som et resultat af, at vinduernes optiske egenskaber ændres, effektiviteten af ​​solpaneler og tætheden af ​​rummene falder. For at forhindre det, bruges forskellige dæksler, beskyttende skaller og belægninger.

Termiske effekter, skabt af solstråling og driften af ​​rumfartøjers brændstofsystemer, påvirker driften af ​​instrumenter og besætning. For at regulere det termiske regime anvendes termiske isolerende belægninger eller beskyttende dæksler på overfladen af ​​rumfartøjet, termisk konditionering af det indre rum udføres, og specielle varmevekslere er installeret.

Særlige varmestressede regimer opstår på faldende rumfartøjer, når de decelereres i planetens atmosfære. I dette tilfælde er de termiske og inertimæssige belastninger på rumfartøjets struktur ekstremt høje, hvilket kræver brug af specielle termiske isoleringsbelægninger. Det mest almindelige for rumfartøjets nedstigningsdele er de såkaldte bortførte belægninger, lavet af materialer, der føres væk af varmestrømmen. "Carry away" af materialet er ledsaget af sin fase transformation og ødelæggelse, som forbruger en stor mængde varme, der leveres til overfladen af ​​strukturen, og som følge heraf reduceres varmestrømmene betydeligt. Alt dette giver dig mulighed for at beskytte enhedens struktur, så dens temperatur ikke overstiger den tilladte. For at reducere massen af ​​termisk beskyttelse på nedstigningskøretøjer anvendes flerlagsbelægninger, hvor øverste lag tåler høje temperaturer og aerodynamiske belastninger, og de indre lag har gode varmeafskærmende egenskaber. SA'ens beskyttede overflader kan belægges med keramiske eller glasagtige materialer, grafitter, plastik osv.

Til aftagende inertibelastninger Nedstigningskøretøjerne bruger planlægning af nedstigningsbaner, og besætningen bruger specielle anti-g-dragter og sæder, der begrænser menneskekroppens opfattelse af g-kræfter.

Rumfartøjet skal således være udstyret med passende systemer for at sikre høj pålidelighed drift af alle enheder og strukturer, samt besætningen under opsendelse, landing og rumflyvning. For at gøre dette udføres rumfartøjets design og layout på en bestemt måde, flyve-, manøvre- og nedstigningstilstande vælges, passende systemer og instrumenter bruges, og redundans af de vigtigste systemer og instrumenter til driften af ​​rumfartøjet anvendes.

Kort opsummering af mødet med Viktor Hartov, generel designer Roscosmos om automatiske rumkomplekser og systemer, tidligere generaldirektøren for NPO opkaldt efter. S.A. Lavochkina. Mødet fandt sted på Museum of Cosmonautics i Moskva, som en del af projektet " Rum uden formler ”.

Fuld opsummering af samtalen.

Min funktion er at gennemføre en samlet videnskabelig og teknisk politik. Jeg viede hele mit liv til automatisk rum. Jeg har nogle tanker, dem vil jeg dele med dig, og så er jeg interesseret i din mening.

Automatisk rum er mangefacetteret, og jeg vil fremhæve 3 dele.

1. - anvendt, industrielt rum. Disse er kommunikation, fjernmåling af Jorden, meteorologi, navigation. GLONASS, GPS er et kunstigt navigationsfelt på planeten. Den, der skaber det, modtager ingen fordel; de, der bruger det, får gavn.

Earth imaging er et meget kommercielt område. Alle opererer i dette område normale love marked. Satellitter skal laves hurtigere, billigere og af bedre kvalitet.

Del 2 - videnskabeligt rum. Selve forkanten af ​​menneskehedens viden om universet. Forstå, hvordan det blev dannet for 14 milliarder år siden, lovene for dets udvikling. Hvordan foregik processerne på naboplaneter, hvordan kan vi sikre os, at Jorden ikke bliver som dem?

Det baryoniske stof, der er omkring os - Jorden, Solen, nærliggende stjerner, galakser - alt dette er kun 4-5% af total masse Univers. Der er mørk energi mørkt stof. Hvilken slags naturkonger er vi, hvis alle fysikkens kendte love kun er 4%. Nu "graver de en tunnel" til dette problem fra to sider. På den ene side: Large Hadron Collider, på den anden side - astrofysik gennem studiet af stjerner og galakser.

Min mening er, at nu at skubbe menneskehedens evner og ressourcer mod den samme flyvning til Mars, forgifte vores planet med en sky af opsendelser, brænde ozonlaget, er ikke den mest korrekte handling. Det forekommer mig, at vi har travlt med at forsøge med vores lokomotivkræfter at løse et problem, der skal arbejdes på uden besvær, med en fuld forståelse af universets natur. Find det næste lag af fysik, nye love for at overvinde alt dette.

Hvor længe vil det vare? Det er ukendt, men vi skal akkumulere data. Og her er rummets rolle stor. Den samme Hubble, som har arbejdet i mange år, er gavnlig; James Webb vil snart blive erstattet. Det, der er fundamentalt anderledes ved videnskabeligt rum, er, at det er noget, som en person allerede kan gøre; der er ingen grund til at gøre det en anden gang. Vi skal gøre nye og næste ting. Hver gang er der ny jomfrujord – nye bump, nye problemer. Sjældent videnskabelige projekter udføres til tiden som planlagt. Verden er ret rolig omkring dette, bortset fra os. Vi har lov 44-FZ: Hvis et projekt ikke indsendes til tiden, så vil der være bøder med det samme, hvilket ødelægger virksomheden.

Men vi har allerede Radioastron flyvende, som fylder 6 år til juli. En unik følgesvend. Den har en 10 meter høj præcisionsantenne. Dens hovedfunktion er, at den fungerer sammen med jordbaserede radioteleskoper, i interferometertilstand og meget synkront. Forskere græder simpelthen af ​​lykke, især akademiker Nikolai Semenovich Kardashev, som i 1965 udgav en artikel, hvor han underbyggede muligheden for dette eksperiment. De lo af ham, men nu er han glad mand, der har udtænkt dette og nu ser resultaterne.

Jeg vil gerne have, at vores astronautik gør forskere glade oftere og lancerer flere sådanne avancerede projekter.

Næste "Spektr-RG" er i værkstedet, arbejdet er i gang. Den vil flyve halvanden million kilometer fra Jorden til punkt L2, vi skal arbejde der for første gang, vi venter med en vis ængstelse.

Del 3 - " ny plads" Om nye opgaver i rummet for automater i lavt kredsløb om Jorden.

On-orbit service. Dette omfatter inspektion, modernisering, reparationer og tankning. Opgaven er ingeniørmæssigt meget interessant, og den er interessant for militæret, men den er økonomisk meget dyr, samtidig med at muligheden for vedligeholdelse overstiger prisen på det servicerede apparat, så dette er tilrådeligt til unikke missioner.

Når satellitter flyver så meget, du vil, opstår der to problemer. Den første er, at enhederne er ved at blive forældede. Satellitten er stadig i live, men på Jorden er standarderne allerede ændret, nye protokoller, diagrammer og så videre. Det andet problem er at løbe tør for brændstof.

Fuldt digitale nyttelaster udvikles. Ved at programmere kan den ændre modulering, protokoller og formål. I stedet for en kommunikationssatellit kan enheden blive en relæsatellit. Dette emne er meget interessant, jeg taler ikke om militær brug. Det reducerer også produktionsomkostningerne. Dette er den første trend.

Den anden tendens er tankning og service. Der udføres nu forsøg. Projekter involverer servicering af satellitter, der er lavet uden at tage hensyn til denne faktor. Udover tankning vil levering af en ekstra nyttelast, der er tilstrækkelig autonom, også blive testet.

Den næste trend er multi-satellit. Strømmene vokser konstant. M2M bliver tilføjet - dette tingenes internet, virtuelle tilstedeværelsessystemer og meget mere. Alle vil gerne bruge streams med mobile enheder, med minimale forsinkelser. I lav kredsløb reduceres satellittens strømbehov, og udstyrsmængden reduceres.

SpaceX har indsendt en ansøgning til Federal Communications Commission om at skabe et 4.000 rumfartøjssystem til et globalt højhastighedsnetværk. I 2018 begynder OneWeb at implementere et system, der oprindeligt består af 648 satellitter. Projektet blev for nylig udvidet til 2000 satellitter.

Omtrent det samme billede observeres i fjernmålingsområdet - du skal til enhver tid se ethvert punkt på planeten, i det maksimale antal spektre, med maksimale detaljer. Vi er nødt til at sætte en forbandet sky af små satellitter i lav kredsløb. Og opret et super-arkiv, hvor information vil blive dumpet. Dette er ikke engang et arkiv, men en opdateret model af Jorden. Og et hvilket som helst antal kunder kan tage, hvad de har brug for.

Men billeder er den første fase. Alle har brug for behandlede data. Dette er et område, hvor der er plads til kreativitet - hvordan man "samler" anvendte data fra disse billeder, i forskellige spektre.

Men hvad betyder et multisatellitsystem? Satellitter skal være billige. Satellitten skal være lys. En fabrik med ideel logistik har til opgave at producere 3 styk pr. Nu laver de én satellit hvert år eller hvert halvandet år. Du skal lære, hvordan du løser målproblemet ved hjælp af multi-satellit-effekten. Når der er mange satellitter, kan de løse et problem, da én satellit for eksempel skaber en syntetisk blænde, som Radioastron.

En anden tendens er overførslen af ​​enhver opgave til planet for beregningsopgaver. For eksempel er radar i skarp konflikt med ideen lille lunge satellit, den har brug for strøm til at sende og modtage et signal og så videre. Der er kun én måde: Jorden bestråles af en masse enheder - GLONASS, GPS, kommunikationssatellitter. Alt skinner på Jorden, og noget reflekteres fra det. Og den, der lærer at vaske nyttige data ud fra dette affald, vil være bakkens konge i denne sag. Dette er et meget vanskeligt beregningsproblem. Men hun er det værd.

Og så forestil dig: nu styres alle satellitterne som et japansk legetøj [Tomagotchi]. Alle er meget glade for metoden til telekommandostyring. Men i tilfælde af multi-satellit-konstellationer kræves fuldstændig autonomi og intelligens af netværket.

Da satellitterne er små, opstår spørgsmålet straks: "er der allerede så meget affald rundt om Jorden"? Nu er der en international affaldskomité, som har vedtaget en anbefaling om, at satellitten absolut skal forlade kredsløbet inden for 25 år. Dette er normalt for satellitter i en højde på 300-400 km; de bremses af atmosfæren. Og OneWeb-enheder vil flyve i en højde af 1200 km i hundreder af år.

Kampen mod skrald er en ny applikation, som menneskeheden har skabt til sig selv. Hvis affaldet er lille, så skal det samles i et slags stort net eller i et porøst stykke, der flyver og absorberer småaffald. Og hvis der er stort affald, så kaldes det ufortjent skrald. Menneskeheden har brugt penge, planetens ilt, og sendt de mest værdifulde materialer ud i rummet. Halvdelen af ​​lykken er, at den allerede er taget ud, så du kan bruge den der.

Der er sådan en utopi, jeg render rundt med, en bestemt model af et rovdyr. Enheden, der når dette værdifulde materiale, gør det til et stof som støv i en bestemt reaktor, og en del af dette støv bruges i en kæmpe 3D-printer til at skabe en del af sin egen slags i fremtiden. Dette er stadig en fjern fremtid, men denne idé løser problemet, fordi enhver stræben efter skrald er hovedforbandelsen - ballistik.

Vi føler ikke altid, at menneskeheden er meget begrænset med hensyn til manøvrer nær Jorden. Ændring af kredsløbets hældning og højde er et kolossalt forbrug af energi. Vores liv blev meget spoleret af den levende visualisering af rummet. I film, i legetøj, i "Star Wars", hvor folk flyver så let frem og tilbage, og det er det, luften generer dem ikke. En bjørnetjeneste vores branche har nydt godt af denne "troværdige" visualisering.

Jeg er meget interesseret i at høre din mening om ovenstående. For nu holder vi en kampagne på vores institut. Jeg samlede unge mennesker og sagde det samme, og inviterede alle til at skrive et essay om dette emne. Vores rum er slapt. Vi har høstet erfaringer, men vores love, som lænker på vores fødder, er nogle gange i vejen. På den ene side er de skrevet med blod, alt er klart, men på den anden side: 11 år efter opsendelsen af ​​den første satellit satte mennesket sine ben på Månen! Fra 2006 til 2017 intet har ændret sig.

Nu er der objektive grunde - alle fysiske love er blevet udviklet, alt brændstof, materialer, grundlæggende love og alle teknologiske fremskridt baseret på dem blev anvendt i tidligere århundreder, fordi ny fysik Ingen. Udover dette er der en anden faktor. Da Gagarin fik lov at komme ind, var risikoen enorm. Da amerikanerne fløj til Månen, vurderede de selv, at der var 70 % risiko, men så var systemet sådan, at...

Gav plads til fejl

Ja. Systemet erkendte, at der var en risiko, og der var mennesker, der satte deres fremtid på spil. "Jeg beslutter, at Månen er solid" og så videre. Der var ingen mekanisme over dem, der ville forhindre dem i at træffe sådanne beslutninger. Nu klager NASA: "Bureaukratiet har knust alt." Ønsket om 100 % pålidelighed er blevet ophøjet til en fetich, men dette er en endeløs tilnærmelse. Og ingen kan tage en beslutning, fordi: a) der ikke findes sådanne eventyrere undtagen Musk, b) der er skabt mekanismer, der ikke giver ret til at tage risici. Alle er begrænset af tidligere erfaringer, som er materialiseret i form af regler og love. Og i dette net bevæger rummet sig. Et klart gennembrud, der ligger bag de sidste år- det er den samme Elon Musk.

Mit gæt er baseret på nogle data: det var NASAs beslutning om at vokse en virksomhed, der ikke ville være bange for at tage risici. Elon Musk lyver nogle gange, men han får arbejdet gjort og går videre.

Ud fra det, du sagde, hvad udvikles der i Rusland nu?

Vi har et føderalt rumprogram, og det har to mål. Den første er at imødekomme de føderale udøvende myndigheders behov. Den anden del er videnskabeligt rum. Dette er Spektr-RG. Og om 40 år skal vi lære at vende tilbage til Månen igen.

Til Månen hvorfor denne renæssance? Ja, fordi der er blevet bemærket en vis mængde vand på Månen nær polerne. Tjek at der er vand der - den vigtigste opgave. Der er en version om, at kometer har trænet den gennem millioner af år, så er dette særligt interessant, fordi kometer ankommer fra andre stjernesystemer.

Sammen med europæerne implementerer vi ExoMars-programmet. Den første mission var startet, vi var allerede ankommet, og Schiaparelli'en styrtede sikkert i filler. Vi venter på, at mission nr. 2 ankommer der. 2020 start. Når to civilisationer støder sammen i det trange "køkken" i et apparat, er der mange problemer, men det er allerede blevet lettere. Lærte at arbejde i et team.

Generelt er det videnskabelige rum et felt, hvor menneskeheden skal arbejde sammen. Det er meget dyrt, giver ikke overskud, og derfor er det ekstremt vigtigt at lære at kombinere økonomiske, tekniske og intellektuelle kræfter.

Det viser sig, at alle problemer i FKP er løst i moderne paradigme produktion af rumteknologi.

Ja. Fuldstændig ret. Og indtil 2025 - dette er gyldighedsperioden for dette program. Der er ingen specifikke projekter for den nye klasse. Der er en aftale med ledelsen af ​​Roscosmos, hvis projektet bringes til et plausibelt niveau, så vil vi rejse spørgsmålet om inklusion i føderalt program. Men hvad er forskellen: Vi har alle et ønske om at få fingrene i budgetpenge, men i USA er der folk, der er klar til at investere deres penge i sådan noget. Jeg forstår, at dette er en stemme, der græder i ørkenen: hvor er vores oligarker, der investerer i sådanne systemer? Men uden at vente på dem, udfører vi startarbejdet.

Jeg tror, ​​at her skal du blot klikke på to opkald. Se først efter sådanne gennembrudsprojekter, teams, der er klar til at implementere dem, og dem, der er klar til at investere i dem.

Jeg ved, at der er sådanne hold. Vi rådfører os med dem. Sammen hjælper vi dem, så de kan nå deres mål.

Er der planlagt et radioteleskop til Månen? Og det andet spørgsmål vedr rumaffald og Kesler-effekten. Er denne opgave relevant, og er der planlagt tiltag i denne forbindelse?

Jeg starter med det sidste spørgsmål. Jeg fortalte dig, at menneskeheden tager dette meget alvorligt, fordi det har oprettet en affaldskomité. Satellitter skal kunne deorbiteres eller bringes til et sikkert sted. Og så du skal lave pålidelige satellitter, så de "ikke dør." Og forude er sådanne futuristiske projekter, som jeg talte om tidligere: den store svamp, "rovdyret" osv.

"Minen" kunne fungere i tilfælde af en form for konflikt, hvis militære operationer finder sted i rummet. Derfor skal vi kæmpe for fred i rummet.

Den anden del af spørgsmålet handler om Månen og radioteleskopet.

Ja. Luna - på den ene side er det fedt. Det ser ud til at være i et vakuum, men der er en slags støvet exosfære omkring det. Støvet der er ekstremt aggressivt. Hvilken slags problemer kan løses fra Månen - dette mangler stadig at blive fundet ud af. Det er ikke nødvendigt at installere et stort spejl. Der er et projekt - skibet er sænket, og folk løber væk fra det. forskellige sider"kakerlakker", der trækker kablerne, hvilket resulterer i en stor radioantenne. En række af sådanne måneradioteleskopprojekter svæver rundt, men først og fremmest skal du studere og forstå det.

For et par år siden meddelte Rosatom, at man var ved at forberede næsten et foreløbigt design af et nukleart fremdriftssystem til flyvninger, herunder til Mars. Er dette emne ved at blive udviklet på en eller anden måde, eller er det frosset?

Ja, hun kommer. Dette er skabelsen af ​​et transport- og energimodul, TEM. Der er en reaktor der, og systemet konverterer den termisk energi ind i en elektrisk, og meget kraftige ionmotorer er involveret. Der er et dusin nøgleteknologier, og der arbejdes på dem. Der er gjort meget betydelige fremskridt. Reaktorens design er næsten helt klart; meget kraftige 30 kW ionmotorer er praktisk taget blevet skabt. Jeg så dem for nylig i en celle, der arbejdes på dem. Men hovedforbandelsen er varmen, vi skal tabe 600 kW - det er noget af en opgave! Radiatorer under 1000 kvm. De arbejder i øjeblikket på at finde andre tilgange. Det er drypkøleskabe, men de er stadig i den tidlige fase.

Har du nogle foreløbige datoer?

Demonstratoren vil blive lanceret et sted før 2025. Dette er en værdig opgave. Men dette afhænger af flere nøgleteknologier, der halter bagefter.

Spørgsmålet er måske en halv spøg, men hvad er dine tanker om den berømte elektromagnetiske spand?

Jeg kender til denne motor. Jeg fortalte dig, at siden jeg lærte, at der er mørk energi og mørkt stof, er jeg holdt op med at stole helt på fysiklærebogen for Gymnasium. Tyskerne udførte eksperimenter, de er et præcist folk, og de så, at der var en effekt. Og det er helt i modstrid med min videregående uddannelse. I Rusland lavede de engang et eksperiment på Yubileiny-satellitten med en motor uden massetab. Der var for, der var imod. Efter testene fik begge sider en fast bekræftelse på, at de havde ret.

Da den første Elektro-L blev opsendt, var der klager i pressen, fra de samme meteorologer, over at satellitten ikke opfyldte deres behov, dvs. Satellitten blev skældt ud, allerede inden den gik i stykker.

Det skulle virke i 10 spektre. Med hensyn til spektre, i 3, var kvaliteten af ​​billedet efter min mening ikke den samme som den, der kommer fra vestlige satellitter. Vores brugere er vant til helt råvareprodukter. Hvis der ikke var andre billeder, ville meteorologerne være glade. Den anden satellit er blevet væsentligt forbedret, matematikken er blevet forbedret, så nu ser de ud til at være tilfredse.

Fortsættelse af "Phobos-Grunt" "Boomerang" - bliver det nyt projekt eller bliver det en gentagelse?

Da Phobos-Grunt blev lavet, var jeg direktør for NPO opkaldt efter. S.A. Lavochkina. Dette er et eksempel, hvor mængden af ​​nyt overstiger en rimelig grænse. Desværre var der ikke nok intelligens til at tage højde for alt. Missionen bør gentages, især fordi den bringer jordens tilbagevenden fra Mars tættere på. Grundarbejdet vil blive anvendt, ideologiske, ballistiske beregninger mv. Og så skal teknologien være anderledes. Baseret på disse efterslæb, som vi vil modtage for Månen, for noget andet... Hvor der allerede vil være dele, der vil reducere de tekniske risici ved en helt ny.

Ved du forresten, at japanerne kommer til at implementere deres "Phobos-Grunt"?

De ved endnu ikke, at Phobos er meget skræmmende sted, alle dør der.

De havde en oplevelse med Mars. Og der døde også mange ting.

Den samme Mars. Før 2002 så staterne og Europa ud til at have 4 mislykkede forsøg komme til Mars. Men de viste amerikansk karakter, og hvert år skød de og lærte. Nu laver de ekstremt smukke ting. Jeg var på Jet Propulsion Laboratory den landing af Curiosity-roveren. På det tidspunkt havde vi allerede ødelagt Phobos. Det er her, jeg praktisk talt græd: deres satellitter har fløjet rundt på Mars i lang tid. De strukturerede denne mission på en sådan måde, at de modtog et foto af faldskærmen, der åbnede sig under landingsprocessen. De der. De var i stand til at få data fra deres satellit. Men denne vej er ikke let. De havde flere mislykkede missioner. Men de fortsatte og har nu opnået en vis succes.

Missionen de styrtede ned, Mars Polar Lander. Deres årsag til mislykket mission var "underfinansiering." De der. De offentlige myndigheder kiggede på det og sagde, vi gav dig ikke penge, det er vores skyld. Det forekommer mig, at dette er næsten umuligt i vores virkelighed.

Ikke det ord. Vi skal finde den specifikke gerningsmand. På Mars skal vi indhente det. Der er selvfølgelig også Venus, som indtil nu blev betragtet som en russisk eller sovjetisk planet. Nu er seriøse forhandlinger i gang med USA om i fællesskab at lave en mission til Venus. USA ønsker landere med højtemperaturelektronik, der vil fungere normalt ved høje grader uden termisk beskyttelse. Du kan lave balloner eller et fly. Interessant projekt.

Vi udtrykker vores taknemmelighed

Rumfartøjer i al deres mangfoldighed er både menneskehedens stolthed og bekymring. Deres skabelse blev forudgået af en århundreder gammel historie om udviklingen af ​​videnskab og teknologi. Rumalderen, som gjorde det muligt for folk at se på den verden, de lever i udefra, tog os til et nyt udviklingsniveau. En raket i rummet i dag er ikke en drøm, men et spørgsmål om bekymring for højt kvalificerede specialister, der står over for opgaven med at forbedre eksisterende teknologier. Hvilke typer rumfartøjer skelnes, og hvordan de adskiller sig fra hinanden, vil blive diskuteret i artiklen.

Definition

Rumfartøjer er et generelt navn for enhver enhed designet til at operere i rummet. Der er flere muligheder for deres klassificering. I det enkleste tilfælde er rumfartøjer opdelt i bemandede og automatiske. Førstnævnte er til gengæld opdelt i rumskibe og stationer. Forskellige i deres evner og formål er de ens i mange henseender i struktur og brugt udstyr.

Flyfunktioner

Efter opsendelsen gennemgår ethvert rumfartøj tre hovedstadier: indsættelse i kredsløb, selve flyvningen og landing. Den første fase involverer enheden, der udvikler den nødvendige hastighed for at komme ind i det ydre rum. For at komme i kredsløb skal dens værdi være 7,9 km/s. Fuldstændig overvindelse af tyngdekraften involverer udviklingen af ​​et sekund svarende til 11,2 km/s. Det er præcis sådan en raket bevæger sig i rummet, når dens mål er fjerntliggende områder af universet.

Efter befrielse fra tiltrækning følger anden fase. I gang orbital flyvning Bevægelsen af ​​rumfartøjer sker ved inerti på grund af den acceleration, de får. Endelig involverer landingsstadiet at reducere skibets, satellittens eller stationens hastighed til næsten nul.

"Fyldning"

Hvert rumfartøj er udstyret med udstyr, der matcher de opgaver, det er designet til at løse. Den største uoverensstemmelse er dog relateret til det såkaldte måludstyr, som er nødvendigt netop for at indhente data og div. videnskabelig undersøgelse. Ellers ligner rumfartøjets udstyr. Det omfatter følgende systemer:

• energiforsyning - oftest leveret til rumfartøjer nødvendig energi sol- eller radioisotopbatterier, kemiske batterier, atomreaktorer;
• kommunikation - udført ved hjælp af et radiobølgesignal; i en betydelig afstand fra Jorden bliver nøjagtig pegning af antennen særlig vigtig;
• livsstøtte - systemet er typisk for bemandede rumfartøjer, takket være det bliver det muligt for folk at blive om bord;
• orientering - ligesom alle andre skibe er rumskibe udstyret med udstyr til konstant at bestemme deres egen position i rummet;
• bevægelse - rumfartøjsmotorer tillader ændringer i flyvehastigheden såvel som i dens retning.

Klassifikation

Et af hovedkriterierne for at opdele rumfartøjer i typer er driftstilstanden, der bestemmer deres evner. Baseret på denne funktion skelnes enheder:

• placeret i en geocentrisk bane, eller kunstige satellitter Jorden;
• dem, hvis formål er at studere fjerntliggende områder af rummet - automatiske interplanetariske stationer;
• bruges til at levere mennesker eller nødvendig last ind i vores planets kredsløb, de kaldes rumskibe, kan være automatiske eller bemandede;
• skabt for mennesker at opholde sig i rummet for lang periode, - Det her ;
• engageret i levering af mennesker og last fra kredsløb til planetens overflade, kaldes de afstamning;
• dem, der er i stand til at udforske planeten, direkte placeret på dens overflade, og bevæge sig rundt på den, er planetariske rovere.

Lad os se nærmere på nogle typer.

AES (kunstige jordsatellitter)

De første enheder, der blev sendt ud i rummet, var kunstige jordsatellitter. Fysikken og dens love gør det til en vanskelig opgave at opsende en sådan enhed i kredsløb. Enhver enhed skal overvinde planetens tyngdekraft og derefter ikke falde på den. For at gøre dette skal satellitten bevæge sig ved eller lidt hurtigere. Over vores planet identificeres en betinget nedre grænse for den mulige placering af en kunstig satellit (passerer i en højde af 300 km). En tættere placering vil føre til en ret hurtig deceleration af enheden under atmosfæriske forhold.

I første omgang kunne kun løfteraketter levere kunstige jordsatellitter i kredsløb. Fysikken står dog ikke stille, og i dag udvikles nye metoder. En af de metoder, der ofte er brugt for nylig, er således opsendelse fra en anden satellit. Der er planer om at bruge andre muligheder.

Banerne for rumfartøjer, der drejer rundt om Jorden, kan ligge i forskellige højder. Den tid, der kræves for en omgang, afhænger naturligvis også af dette. Satellitter, hvis omløbsperiode er lig med en dag, er placeret på den såkaldte Det anses for at være den mest værdifulde, da enheder, der er placeret på den, virker ubevægelige for en jordisk observatør, hvilket betyder, at der ikke er behov for at skabe mekanismer til roterende antenner .

AMS (automatiske interplanetære stationer)

En enorm mængde information vedr forskellige genstande solsystem videnskabsmænd modtager det ved hjælp af rumfartøjer sendt ud over geocentrisk kredsløb. AMS-objekter er planeter, asteroider, kometer og endda galakser, der er tilgængelige for observation. De opgaver, der stilles til sådanne enheder, kræver enorm viden og indsats fra ingeniører og forskere. AWS-missioner repræsenterer legemliggørelsen af ​​teknologiske fremskridt og er samtidig dens stimulans.

Bemandet rumfartøj

Enheder, der er skabt til at levere folk til deres tilsigtede destination og returnere dem tilbage, er på ingen måde ringere i teknologisk henseende end de beskrevne typer. Vostok-1, som Yuri Gagarin foretog sin flyvning på, tilhører denne type.

Den sværeste opgave for skaberne af et bemandet rumfartøj er at sikre besætningens sikkerhed under tilbagevenden til Jorden. En vigtig del af sådanne anordninger er også nødredningssystemet, som kan være nødvendigt, når skibet sendes ud i rummet ved hjælp af en løfteraket.

Rumfartøjer, som al astronautik, bliver konstant forbedret. For nylig har medierne ofte set rapporter om Rosetta-sonden og Philae-landerens aktiviteter. De legemliggør alle de seneste resultater inden for rumskibsbygning, beregning af køretøjets bevægelse og så videre. Landingen af ​​Philae-sonden på kometen betragtes som en begivenhed, der kan sammenlignes med Gagarins flyvning. Det mest interessante er, at dette ikke er kronen på menneskehedens evner. Nye opdagelser og resultater venter os stadig med hensyn til både rumforskning og struktur

Forestil dig, at du blev tilbudt at udstyre en rumekspedition. Hvilke enheder, systemer, forsyninger vil være nødvendige langt fra Jorden? Jeg husker straks motorer, brændstof, rumdragter, ilt. Efter at have tænkt lidt over kan du huske solpaneler og et kommunikationssystem... Så er det eneste, der kommer til at tænke på, kampfaserne fra tv-serien “ Star Trek" I mellemtiden er moderne rumfartøjer, især bemandede, udstyret med mange systemer, uden hvilke deres succesfuldt arbejde, men den brede offentlighed ved næsten intet om dem.

Vakuum, vægtløshed, hård stråling, påvirkninger af mikrometeoritter, mangel på støtte og udpegede retninger i rummet - alt dette er faktorer for rumflyvning, der praktisk talt ikke findes på Jorden. For at klare dem er rumfartøjer udstyret med mange enheder, som er beskrevet i hverdagen ingen tænker selv over det. Føreren behøver for eksempel normalt ikke at bekymre sig om at holde bilen i vandret position, og for at dreje er det nok at dreje på rattet. I rummet, før enhver manøvre, skal du kontrollere enhedens orientering langs tre akser, og drejninger udføres af motorer - trods alt er der ingen vej, hvorfra du kan skubbe af med dine hjul. Eller for eksempel et fremdriftssystem - det er forenklet at repræsentere tanke med brændstof og et forbrændingskammer, hvorfra flammer bryder ud. I mellemtiden inkluderer det mange enheder, uden hvilke motoren i rummet ikke vil fungere eller endda eksplodere. Alt dette gør rumteknologien uventet kompleks sammenlignet med dens terrestriske modstykker.

Raket motor dele

De fleste moderne rumfartøjer har flydende raketmotorer. Men i nul tyngdekraft er det ikke let at give dem en stabil forsyning af brændstof. I fravær af tyngdekraft har enhver væske, under påvirkning af overfladespændingskræfter, en tendens til at tage form af en kugle. Normalt vil der dannes en masse flydende bolde inde i tanken. Hvis brændstofkomponenterne flyder ujævnt, skiftevis med gas, der fylder hulrummene, vil forbrændingen være ustabil. I bedste fald vil motoren stoppe - den vil bogstaveligt talt "kvæle" på gasboblen, og i værste fald vil der være en eksplosion. Derfor, for at starte motoren, skal du presse brændstoffet mod indsugningsanordningerne og adskille væsken fra gassen. En måde at "udfælde" brændstoffet på er at tænde for hjælpemotorer, for eksempel motorer med fast brændstof eller komprimeret gas. På kort tid de vil skabe acceleration, og væsken vil blive presset mod brændstofindtaget af inerti og samtidig frigøre sig fra gasbobler. En anden måde er at sikre, at den første portion væske altid forbliver i indtaget. For at gøre dette kan du placere en mesh-skærm ved siden af, som pga kapillær effekt vil holde på en del af brændstoffet for at starte motoren, og når den starter, vil resten "afregne" ved inerti, som i den første mulighed.

Men der er en mere radikal måde: Hæld brændstof i elastiske poser placeret inde i tanken, og pump derefter gas ind i tankene. Til tryksætning anvendes normalt nitrogen eller helium, opbevaret i cylindre højt tryk. Selvfølgelig er det det overskydende vægt, men med lav motorkraft kan du slippe af med brændstofpumper - gastryk vil sikre forsyningen af ​​komponenter gennem rørledninger ind i forbrændingskammeret. For mere kraftfulde motorer er pumper med elektrisk eller endda gasturbinedrev uundværlige. I sidstnævnte tilfælde spindes turbinen af ​​en gasgenerator - et lille forbrændingskammer, der forbrænder hovedkomponenterne eller specielt brændstof.

Manøvrering i rummet kræver høj præcision, hvilket betyder, at du har brug for en regulator, der konstant justerer brændstofforbruget, hvilket sikrer design kraft trækkraft. Det er vigtigt at opretholde det korrekte forhold mellem brændstof og oxidationsmiddel. Ellers vil motorens effektivitet falde, og derudover vil en af ​​brændstofkomponenterne løbe tør før den anden. Strømmen af ​​komponenter måles ved at placere små pumpehjul i rørledningerne, hvis rotationshastighed afhænger af væskestrømmens hastighed. Og i laveffektmotorer er flowhastigheden stift indstillet af kalibrerede skiver installeret i rørledningerne.

For en sikkerheds skyld er fremdriftssystemet udstyret med nødbeskyttelse, der slukker for en defekt motor, før den eksploderer. Den styres automatisk, da temperaturen og trykket i forbrændingskammeret i nødsituationer kan ændre sig meget hurtigt. Generelt er motorer og brændstof- og rørledningsfaciliteter genstand for øget opmærksomhed i ethvert rumfartøj. I mange tilfælde bestemmer brændstofreserven levetiden for moderne kommunikationssatellitter og videnskabelige sonder. Ofte skabes en paradoksal situation: enheden er fuldt funktionsdygtig, men kan ikke fungere på grund af udmattelse af brændstof eller for eksempel en gaslækage for at sætte tankene under tryk.

Lys i stedet for en top

For at observere Jorden og himmellegemer, betjene solpaneler og køleradiatorer, gennemføre kommunikationssessioner og docking-operationer, skal enheden være orienteret på en bestemt måde i rummet og stabiliseret i denne position. Den mest oplagte måde at bestemme orienteringen på er at bruge stjernesporere, miniatureteleskoper, der genkender flere referencestjerner på himlen på én gang. For eksempel flyver sensoren på New Horizons-sonden mod Pluto ( Nye Horisonter) Den fotograferer et udsnit af stjernehimlen 10 gange i sekundet, og hvert billede sammenlignes med et kort, der er gemt i computeren ombord. Hvis rammen og kortet matcher, så er alt i orden med orienteringen; hvis ikke, er det nemt at beregne afvigelsen fra den ønskede position.

Rumfartøjets drejninger bliver også målt ved hjælp af gyroskoper - små og nogle gange bare miniature svinghjul monteret i en kardan og drejet til en hastighed på omkring 100.000 o/min! Sådanne gyroskoper er mere kompakte end stjernesensorer, men er ikke egnede til at måle rotationer på mere end 90 grader: kardanrammerne foldes. Lasergyroskoper - ring og fiberoptiske - har ikke denne ulempe. I den første cirkulerer to lysbølger udsendt af en laser mod hinanden langs et lukket kredsløb, reflekteret fra spejle. Da bølgerne har samme frekvens, lægger de sig sammen og danner et interferensmønster. Men når apparatets rotationshastighed (sammen med spejlene) ændres, ændres frekvenserne af de reflekterede bølger på grund af Doppler-effekten, og interferenskanterne begynder at bevæge sig. Ved at tælle dem kan du nøjagtigt måle, hvor meget vinkelhastigheden har ændret sig. I et fiberoptisk gyroskop bevæger to laserstråler sig mod hinanden ad en cirkulær bane, og når de mødes, er faseforskellen proportional med ringens rotationshastighed (dette er den såkaldte Sagnac-effekt). Fordelen ved lasergyroskoper er fraværet af mekanisk bevægelige dele - lys bruges i stedet. Sådanne gyroskoper er billigere og lettere end konventionelle mekaniske, selvom de praktisk talt ikke er ringere end dem i nøjagtighed. Men lasergyroskoper måler ikke orientering, men kun vinkelhastigheder. Ved at kende dem opsummerer kørecomputeren svingene for hver brøkdel af et sekund (denne proces kaldes integration) og beregner køretøjets vinkelposition. Dette er en meget enkel måde at overvåge orientering på, men sådanne beregnede data er naturligvis altid mindre pålidelige end direkte målinger og kræver regelmæssig kalibrering og forfining.

Ændringer i apparatets fremadgående hastighed overvåges i øvrigt på lignende måde. For at måle det direkte er der brug for en tung Doppler-radar. Den er placeret på Jorden, og den måler kun én komponent af hastigheden. Men det er ikke et problem at måle dens acceleration ombord på enheden ved hjælp af højpræcisionsaccelerometre, for eksempel piezoelektriske. De er specielt skåret kvartsplader på størrelse med en sikkerhedsnål, som deformeres under påvirkning af acceleration, hvilket resulterer i en statisk effekt, der vises på deres overflade. elektrisk ladning. Ved løbende at måle det overvåger de enhedens acceleration og ved at integrere den (igen kan du ikke undvære en indbygget computer) beregner ændringer i hastigheden. Sandt nok tager sådanne målinger ikke højde for indflydelsen af ​​tyngdekraftens tiltrækning af himmellegemer på apparatets hastighed.

Manøvre nøjagtighed

Så enhedens orientering bestemmes. Hvis den adskiller sig fra den påkrævede, udsendes kommandoer straks til "udøvende organer", for eksempel mikromotorer, der kører på komprimeret gas eller flydende brændstof. Typisk fungerer sådanne motorer i pulstilstand: et kort tryk for at starte et sving og derefter en ny på én gang. modsatte retning, for ikke at "overskyde" den ønskede position. Teoretisk er det nok at have 8-12 sådanne motorer (to par for hver rotationsakse), men for pålidelighed er de installeret mere. Jo mere præcist du har brug for at opretholde enhedens orientering, jo oftere skal du tænde for motorerne, hvilket øger brændstofforbruget.

En anden evne til at styre orientering er leveret af kraftgyroskoper - gyrodyner. Deres arbejde er baseret på loven om bevarelse af vinkelmomentum. Hvis under indflydelse eksterne faktorer stationen begyndte at dreje i en bestemt retning, det er nok at "dreje" svinghjulet på gyrodinen i samme retning, det vil "overtage rotationen", og den uønskede rotation af stationen stopper.

Ved hjælp af gyrodyner kan du ikke kun stabilisere en satellit, men også ændre dens orientering, og nogle gange endda mere præcist end at bruge raketmotorer. Men for at gyrodyner skal være effektive, skal de have et stort inertimoment, hvilket kræver betydelig masse og størrelse. For store satellitter kan kraftgyroskoperne være meget store. For eksempel vejede tre power-gyroskoper fra den amerikanske Skylab-station 110 kg hver og lavede omkring 9000 rpm. Hos Internationalen rumstation(ISS) gyrodyner er enheder på størrelse med en stor vaskemaskine, der hver vejer omkring 300 kg. På trods af deres sværhedsgrad er det stadig mere rentabelt at bruge dem end konstant at forsyne stationen med brændstof.

En stor gyrodyne kan dog ikke accelereres hurtigere end et par hundrede eller højst tusindvis af omdrejninger i minuttet. Hvis eksterne forstyrrelser konstant roterer apparatet i samme retning, når svinghjulet med tiden sin maksimale hastighed og skal "aflastes" ved at tænde for orienteringsmotorerne.

For at stabilisere apparatet, tre gyrodyner med gensidig vinkelrette akser. Men normalt er der flere af dem: ligesom ethvert produkt, der har bevægelige dele, kan gyrodyner gå i stykker. Så skal de repareres eller udskiftes. I 2004, for at reparere gyrodynerne placeret "overbord" på ISS, måtte dens besætning foretage flere ture til åbent rum. NASA-astronauter erstattede udløbne og mislykkede gyrodyner, da de besøgte Hubble-teleskopet i kredsløb. Den næste sådan operation er planlagt til udgangen af ​​2008. Uden hende rumteleskop, vil højst sandsynligt mislykkes næste år.

Måltider under flyvningen

For at betjene elektronikken, som enhver satellit er spækket med, skal der energi til. Som regel bruges det elektriske netværk om bord D.C. spænding 27-30 V. Til strømfordeling anvendes et omfattende kabelnetværk. Mikrominiaturisering af elektronik gør det muligt at reducere tværsnittet af ledninger, da moderne udstyr ikke kræver en stor strøm, men det er ikke muligt at reducere deres længde væsentligt - det afhænger hovedsageligt af enhedens størrelse. For små satellitter er det titusinder og hundreder af meter, og for rumfartøjer og orbitale stationer - titusinder og hundreder af kilometer!

På enheder, hvis levetid ikke overstiger flere uger, bruges kemiske engangsbatterier som strømkilder. Langlivede telekommunikationssatellitter eller interplanetære stationer er normalt udstyret med solpaneler. Hver kvadratmeter i Jordens kredsløb modtager stråling fra Solen med en samlet effekt på 1,3 kW. Dette er den såkaldte solkonstant. Moderne solceller omdanner 15-20% af denne energi til elektricitet. Solpaneler blev første gang brugt på den amerikanske Avangard-1-satellit, der blev opsendt i februar 1958. De tillod denne lille at leve og arbejde produktivt indtil midten af ​​1960'erne, mens den sovjetiske Sputnik 1, som kun havde et batteri ombord, døde inden for få uger.

Det er vigtigt at bemærke, at solpaneler normalt kun fungerer sammen med bufferbatterier, som genoplades på solsiden af ​​banen og frigiver energi i skyggen. Disse batterier er også vigtige i tilfælde af tab af orientering mod solen. Men de er tunge, og derfor er det ofte nødvendigt at reducere vægten af ​​enheden på grund af dem. Nogle gange fører dette til alvorlige problemer. For eksempel, i 1985, under en ubemandet flyvning af Salyut-7-stationen, holdt dens solpaneler op med at genoplade batterierne på grund af en fejl. Meget hurtigt pressede onboard-systemerne al saften ud af dem, og stationen slukkede. En særlig "Union" var i stand til at redde hende, sendt til komplekset, der var tavs og ikke reagerede på kommandoer fra Jorden. Efter at have lagt til kaj til stationen rapporterede kosmonauterne Vladimir Dzhanibekov og Viktor Savinykh til Jorden: "Det er koldt, du kan ikke arbejde uden handsker. Frost på metaloverflader. Det lugter af gammel luft. Intet virker på stationen. Virkelig kosmisk stilhed..." Besætningens dygtige handlinger var i stand til at puste liv i " ishus" Men i en lignende situation var det ikke muligt at redde en af ​​de to kommunikationssatellitter under den første opsendelse af Yamalov-100-parret i 1999.

I de ydre områder af solsystemet, ud over Mars' kredsløb, er solpaneler ineffektive. Strøm til interplanetære sonder leveres af radioisotop termiske energigeneratorer (RTG'er). Typisk er disse ikke-aftagelige, forseglede metalcylindre, hvorfra et par strømførende ledninger kommer ud. En stang lavet af radioaktivt og derfor varmt materiale er placeret langs cylinderens akse. Termoelementet stikker ud af det, som fra en massagebørstekam. Deres "varme" kryds er forbundet med den centrale stang, og deres "kolde" kryds er forbundet til kroppen, afkøles gennem dens overflade. Temperaturforskel føder elektricitet. Ubrugt varme kan "genvindes" for at opvarme udstyret. Dette blev især gjort på de sovjetiske Lunokhods og videre amerikanske stationer Pioneer og Voyager.

Den energikilde, der bruges i RTG'er er radioaktive isotoper, både kortlivede med en halveringstid fra flere måneder til et år (polonium-219, cerium-144, curium-242), og langlivede, som varer i årtier (plutonium-238, promethium-147, cobalt- 60, strontium-90). For eksempel er generatoren til den allerede nævnte New Horizons-sonde "ladet" med 11 kg plutonium-238-dioxid og giver en udgangseffekt på 200-240 W. RTG-kroppen er lavet meget holdbar - i tilfælde af en ulykke skal den modstå eksplosionen af ​​løfteraket og indtræde i jordens atmosfære; desuden fungerer den som en skærm til at beskytte udstyr om bord mod radioaktiv stråling.

Generelt er en RTG en simpel og ekstremt pålidelig ting; der er simpelthen ikke noget at bryde i den. Dens to væsentlige ulemper er: frygtelige høje omkostninger, da de nødvendige fissile stoffer ikke forekommer i naturen, men produceres gennem årene i atomreaktorer, og relativt lav udgangseffekt pr. masseenhed. Hvis der sammen med langvarig drift også er behov for mere strøm, så er der kun tilbage at bruge en atomreaktor. De stod for eksempel på radarsatellitter flådeefterretninger US-A udviklet af OKB V.N. Chelomeya. Men under alle omstændigheder kræver brugen af ​​radioaktive materialer de mest alvorlige sikkerhedsforanstaltninger, især i tilfælde af nødsituationer under opsendelsesprocessen i kredsløb.

Undgå hedeslag

Næsten al energi, der forbruges om bord, bliver i sidste ende til varme. Hertil kommer opvarmning med solstråling. På små satellitter, for at forhindre overophedning, bruger de termiske skærme, der reflekterer sollys, samt skærm-vakuum termisk isolering - flerlagstasker lavet af skiftende lag af meget tynd glasfiber og polymerfilm med aluminium, sølv eller endda guldbelægning. Udefra sættes et forseglet låg på denne "lagkage", hvorfra luften pumpes ud. For at gøre solvarmen mere ensartet kan satellitten roteres langsomt. Men sådanne passive metoder er kun tilstrækkelige i i sjældne tilfælde, når strømmen af ​​det indbyggede udstyr er lav.

På mere eller mindre store rumfartøjer er det for at undgå overophedning nødvendigt aktivt at slippe af med overskydende varme. I rumforhold er der kun to måder at gøre dette på: ved fordampning af væske og termisk stråling fra enhedens overflade. Fordampere bruges sjældent, for for dem skal du tage en forsyning af "kølemiddel" med dig. Meget oftere bruges radiatorer til at hjælpe med at "udstråle" varme ud i rummet.

Varmeoverførsel ved stråling er proportional med overfladearealet og ifølge Stefan-Boltzmann-loven med fjerde potens af dens temperatur. Jo større og mere kompleks enheden er, jo sværere er det at køle den. Faktum er, at energifrigivelsen vokser i forhold til dens masse, det vil sige terningen af ​​dens størrelse, og overfladearealet er kun proportionalt med kvadratet. Lad os sige, at fra serie til serie steg satellitten 10 gange - de første var på størrelse med en tv-boks, de efterfølgende blev på størrelse med en bus. Samtidig steg massen og energien 1000 gange, men overfladearealet steg kun med 100. Det betyder, at der skulle slippe 10 gange mere stråling ud pr. arealenhed. For at sikre dette, absolut temperatur satellittens overflade (i Kelvin) bør blive 1,8 gange højere (4√-10). For eksempel i stedet for 293 K (20 °C) - 527 K (254 °C). Det er klart, at enheden ikke kan opvarmes på denne måde. Derfor moderne satellitter, efter at de er kommet ind i kredsløb, stritter de ikke kun med solpaneler og forlængelige antenner, men også med radiatorer, som som regel rager vinkelret ud på enhedens overflade, rettet mod solen.

Men selve radiatoren er kun et element i det termiske kontrolsystem. Den varme, der skal udledes, skal trods alt stadig tilføres den. Aktive væske- og gaskølesystemer af lukket type er mest udbredt. Kølevæsken strømmer rundt om udstyrets varmeenheder, kommer derefter ind i radiatoren på den ydre overflade af enheden, afgiver varme og vender tilbage til sine kilder igen (kølesystemet i en bil fungerer på nogenlunde samme måde). Det termiske kontrolsystem omfatter således en række interne varmevekslere, gaskanaler og ventilatorer (i enheder med et hermetisk hus), termiske broer og termiske plader (i ikke-hermetisk arkitektur).

På bemandede rumfartøjer skal der især frigives meget varme, og temperaturen skal holdes i et meget snævert område - fra 15 til 35 °C. Hvis radiatorer svigter, skal strømforbruget ombord reduceres drastisk. På et langsigtet anlæg kræves det desuden, at alle kritiske elementer i udstyr kan vedligeholdes. Det betyder, at det skal være muligt at slukke for enkelte komponenter og rørledninger stykke for stykke, tømme og udskifte kølevæsken. Kompleksiteten af ​​det termiske kontrolsystem øges utroligt på grund af tilstedeværelsen af ​​mange heterogene interagerende moduler. I øjeblikket fungerer hvert modul i ISS eget system termisk regulering, og store radiatorer af stationen installeret på hovedgården vinkelret solpaneler, bruges til at arbejde "under tung belastning" under videnskabelige forsøg med højt energiforbrug.

Støtte og beskyttelse

Når man taler om de mange systemer af rumfartøjer, glemmer folk ofte den krop, hvori de alle er anbragt. Huset påtager sig også belastninger, når enheden affyres, holder på luften, giver beskyttelse mod meteoriske partikler og kosmisk stråling.

Alle boligdesign er opdelt i to store grupper - forseglede og ikke-forseglede. De allerførste satellitter blev lavet hermetisk forseglet for at give driftsbetingelser for udstyret tæt på dem på Jorden. Deres kroppe havde normalt form som rotationslegemer: cylindrisk, konisk, sfærisk eller en kombination af disse. Denne formular opbevares i dag i bemandede køretøjer.

Med fremkomsten af ​​enheder, der er modstandsdygtige over for vakuum, begyndte ikke-hermetiske strukturer at blive brugt, hvilket væsentligt reducerede enhedens vægt og muliggjorde mere fleksibel konfiguration af udstyret. Grundlaget for strukturen er en rumlig ramme eller truss, ofte lavet af kompositmaterialer. Den er dækket af "bikagepaneler" - trelags flade strukturer lavet af to lag kulfiber og aluminiumsbikagekerne. Sådanne paneler har meget høj stivhed på trods af deres lave vægt. Elementer af systemer og instrumentering af enheden er fastgjort til rammen og panelerne.

For at reducere omkostningerne til rumfartøjer bliver de i stigende grad bygget på basis af forenede platforme. Som regel er de et servicemodul, der integrerer strømforsyning og styresystemer, samt et fremdriftssystem. Måludstyrsrummet er monteret på sådan en platform - og enheden er klar. Amerikanske og vesteuropæiske telekommunikationssatellitter er bygget på nogle få sådanne platforme. Lovende russiske interplanetariske sonder - Phobos-Grunt, Luna-Glob - bliver skabt på basis af Navigator-platformen, der er udviklet hos NPO, der er opkaldt efter. S.A. Lavochkina.

Selv en enhed samlet på en uforseglet platform ser sjældent "utæt ud". Hullerne er dækket med flerlags anti-meteor- og anti-strålingsbeskyttelse. Under en kollision fordamper det første lag meteorpartikler, og efterfølgende lag spreder gasstrømmen. Naturligvis er det usandsynligt, at sådanne skærme beskytter mod sjældne meteoritter med en diameter på en centimeter, men mod adskillige sandkorn op til en millimeter i diameter, hvis spor er synlige, for eksempel på vinduerne i ISS, er beskyttelsen ret effektiv.

En beskyttende foring baseret på polymerer beskytter mod kosmisk stråling - hård stråling og strømme af ladede partikler. Elektronik er dog beskyttet mod stråling på andre måder. Det mest almindelige er brugen af ​​strålingsbestandige mikrokredsløb på et safirsubstrat. Graden af ​​integration af holdbare mikrokredsløb er dog meget lavere end i konventionelle processorer og hukommelse stationære computere. Følgelig er parametrene for sådan elektronik ikke særlig høje. For eksempel har Mongoose V-processoren, der styrer New Horizons-sondens flyvning, en clock-frekvens på kun 12 MHz, mens hjemmeskrivebordet længe har fungeret i gigahertz.

Nærhed i kredsløb

De kraftigste raketter er i stand til at sende omkring 100 tons last i kredsløb. Større og mere fleksible rumstrukturer skabes ved at kombinere uafhængigt opsendte moduler, hvilket betyder, at det er nødvendigt at løse det komplekse problem med at "fortøje" rumfartøjer. Langt nærmer sig, for ikke at spilde tid, udføres med den højest mulige hastighed. For amerikanere ligger det udelukkende på "landets" samvittighed. I indenlandske programmer er "jorden" og skibet, udstyret med et kompleks af radioteknik og optiske midler til måling af parametrene for baner, relativ position og bevægelse af rumfartøjer, lige ansvarlige for mødet. Det er interessant, at sovjetiske udviklere lånte en del af rendezvous-systemets udstyr... fra radarens hoveder på luft-til-luft og jord-til-luft-styrede missiler.

På en kilometers afstand begynder dokføringsfasen, og fra 200 meter begynder fortøjningsafsnittet. For at øge pålideligheden anvendes en kombination af automatiske og manuelle tilgangsmetoder. Selve dockingen sker med en hastighed på omkring 30 cm/s: hurtigere vil være farligt, mindre er også umuligt - dockingmekanismens låse virker muligvis ikke. Når Soyuz'en dockes, mærker kosmonauterne på ISS ikke chokket - det absorberes af hele kompleksets ret fleksible struktur. Du kan kun bemærke det ved at ryste billedet i videokameraet. Men når rumstationens tunge moduler nærmer sig hinanden, kan selv sådanne langsomme bevægelser udgøre en fare. Derfor nærmer objekterne sig hinanden med et minimum - næsten nul - hastighed, og derefter, efter kobling med docking-enhederne, trykkes leddet ved at tænde for mikromotorerne.

Ved design er docking-enheder opdelt i aktive ("far"), passive ("mor") og androgyne ("kønsløse"). Aktive docking-enheder er installeret på enheder, der manøvrerer, når de nærmer sig docking-objektet, og udføres i henhold til "pin"-skemaet. Passive noder er lavet i henhold til "keglen" -mønsteret, i midten af ​​hvilket der er et svarhul i "stiften". "Tappen", der går ind i hullet i den passive knude, sikrer stramningen af ​​de sammenføjede objekter. Androgyne docking-enheder, som navnet antyder, er lige gode til både passive og aktive apparater. De blev først brugt på Soyuz-19 og Apollo rumfartøjer under det historiske fælles flyvning i 1975.

Diagnose på afstand

Som regel er formålet med rumflyvning at modtage eller videresende information - videnskabelig, kommerciel, militær. Rumfartøjsudviklere er dog meget mere optaget af helt anden information: Hvor godt alle systemer fungerer, om deres parametre er inden for specificerede grænser, og om der har været fejl. Denne information kaldes telemetri eller blot telemetri. Det er nødvendigt af dem, der kontrollerer flyvningen, at kende tilstanden af ​​den dyre enhed, og det er uvurderligt for designere, der forbedrer rumteknologi. Hundredvis af sensorer måler temperatur, tryk, belastning på rumfartøjets bærende strukturer, spændingsudsving i dets elektriske netværk, batteritilstand, brændstofreserver og meget mere. Hertil kommer data fra accelerometre og gyroskoper, gyrodyner og selvfølgelig talrige præstationsindikatorer for måludstyr - fra videnskabelige instrumenter til livsstøttesystemet i bemandede flyvninger.

Information modtaget fra telemetrisensorer kan transmitteres til Jorden via radiokanaler i realtid eller kumulativt - i pakker med en bestemt frekvens. Imidlertid moderne enheder er så komplekse, at selv meget omfattende telemetriinformation ofte ikke giver os mulighed for at forstå, hvad der skete med sonden. Dette er for eksempel tilfældet med Kasakhstans første kommunikationssatellit, KazSat, der blev opsendt i 2006. Efter to års drift mislykkedes det, og selvom ledelsesteamet og udviklerne ved, hvilke systemer der ikke fungerer normalt, forsøger de at fastslå nøjagtige årsag fejlfunktioner og gendannelse af enhedens funktionalitet forbliver mislykket.

Et særligt sted i telemetri er optaget af information om driften af ​​indbyggede computere. De er designet, så det er muligt fuldt ud at kontrollere driften af ​​programmer fra Jorden. Der er mange kendte tilfælde, hvor kritiske fejl allerede under en flyvning blev rettet i computerprogrammerne ombord ved at omprogrammere det via deep space-kommunikationskanaler. Ændring af programmer kan også være påkrævet for at "omgå" nedbrud og fejl i udstyr. Ny i lange missioner software kan udvide enhedens muligheder betydeligt, som det blev gjort i sommeren 2007, hvor opdateringen markant øgede Spirit- og Opportunity-rovernes "intelligens".

Selvfølgelig udtømmer de betragtede systemer ikke listen over "rumudstyr". Tilbage uden for artiklens omfang er det mest komplekse sæt af livsstøttesystemer og adskillige "små ting", for eksempel værktøjer til at arbejde i nul tyngdekraft og meget mere. Men i rummet er der ingen bagateller, og i en rigtig flyvning kan intet gå glip af.