Moderne rumfartøj. Anatomi af en satellit

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 mennesker at se på den verden, de lever i udefra, har ført 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. Om hvilke typer rumfartøjer, der skelnes, og hvordan de adskiller sig fra hinanden, vi taler 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 selve simpel sag Der er bemandede og automatiske rumfartøjer. 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 sol- eller radioisotopbatterier, kemiske batterier og atomreaktorer forsyner rumfartøjer med den nødvendige energi;
• 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 rumfartøjer udstyret med udstyr til permanent definition 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 jordsatellitter;
• dem, hvis formål er at studere fjerntliggende områder i rummet, er automatiske interplanetære 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 er der en betinget nedre grænse mulig placering af satellitten (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. Således en af ​​de hyppigt brugte På det sidste metoder - opsendelse fra en anden satellit. Der er planer om at bruge andre muligheder.

Banerne af rumfartøjer, der drejer rundt om Jorden, kan ligge på 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.

For det meste vanskelig opgave for skaberne af et bemandet rumfartøj - for at sikre besætningens sikkerhed under deres tilbagevenden til Jorden. Også væsentlig del Sådanne enheder er et nødredningssystem, som kan være nødvendigt under opsendelsen af ​​et skib 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 alt seneste præstationer 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

Vakuum, vægtløshed, hård stråling, nedslag fra mikrometeoritter, mangel på støtte og udpegede retninger i rummet - alt dette er faktorer rumfart, praktisk talt aldrig fundet 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

På De fleste moderne rumfartøjer er drevet af 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 tilfælde motoren stopper - den vil bogstaveligt talt "kvæle" på en gasboble og i værste fald en eksplosion. Derfor, for at starte motoren, skal du presse brændstoffet mod indsugningsanordningerne og adskille væsken fra gassen. En måde at "udfælde" brændstof på er at tænde for hjælpemotorer, for eksempel motorer med fast brændstof eller komprimeret gas. I kort tid vil de 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 Turbinen er spundet af en gasgenerator - et lille forbrændingskammer, der forbrænder hovedkomponenterne eller specielt brændstof.

Manøvrering i rummet kræver høj præcision, hvilket betyder, at der er behov for en regulator, der konstant justerer brændstofforbruget og giver den beregnede trykkraft. 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 rørledningsanlæg 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.

Moderne rumfartøjer bliver mere teknologisk avancerede og mindre, og opsendelse af sådanne satellitter med tunge raketter er urentabelt. Det er her den lette Soyuz kommer til nytte. Den første lancering og starten af ​​flyvetests vil finde sted næste år.

Jeg tænder for hydraulikken. Vi begynder at teste. Overbelastning 0,2, frekvens 11.

Denne platform er en efterligning af en jernbanevogn med en værdifuld last på den - en raket. Brændstoftanken på Soyuz 2-1V raketten bliver testet for styrke.

"Den skal modstå alt, alle belastninger. Sensorer skal vise, at der ikke er opstået en nødsituation indeni," siger Boris Baranov, souschef for forsknings- og testkomplekset hos TsSKB Progress.

Raketten rystes non-stop i 100 timer. Belastningsniveauet vokser konstant. I sådanne test skaber de alt, hvad der kan ske på vejen fra Samara til opsendelsesstedet - kosmodromet.

Prøverne er overstået, tak til alle.

Så fra test til test er en ny raket født. Den to-trins letvægts løfteraket "Soyuz 2 1V" er ved målstregen. Dette er den samlede første fase, den der er ansvarlig for at løfte raketten fra jorden.

NK-33-motoren er kraftfuld og meget økonomisk.

Motor med legendarisk historie. I 1968, i et bundt på 34 stykker, gav det ufattelig kraft til N-1 måneraketten, "Tsar Rocket", som skulle flyve til Månen.

Allerede dengang var motorens jettryk 154 tons.

"Raketten lettede ikke, motoren forblev, og nu bruger vi den til nye udviklinger. Den fungerer godt i alle test," sagde den første stedfortræder. generaldirektør, generel designer CSKB "Progress" Ravil Akhmetov.

Interessen for denne motor var enorm selv i de år. Amerikanerne købte nogle af NK-33'erne, testede dem og licenserede dem endda. Flere lanceringer af luftfartøjer med denne motor er allerede blevet udført ifølge amerikaneren rumprogram. Årtier senere, inden for murene af den russiske TsSKB Progress, fødes en ny raket med et veludviklet hjerte. "Efter et stykke tid fungerede motoren uden problemer. Vi besluttede at implementere vores grundarbejde, vores intellektuelle ejendomsret i Soyuz 2-1V," sagde Alexander Kirilin, generaldirektør for TsSKB Progress. Med et så velkendt navn "Soyuz", med sådan et kompleks kryptering " 2-1B." Designerne hævder, at Soyuz bør være i alle modifikationer, især i en let. Moderne rumfartøjer er i stigende grad mere teknologisk avancerede og mindre, og opsendelse af sådanne satellitter med tunge raketter er urentabelt. "Dette er en projekt, hvor der stort set ingen sideblokke er, en raket er en central blok, men øget i størrelse, alt dette giver mulighed for at fjerne lungeapparater klasse i kredsløb. Det unikke ved den lette Soyuz er, at vi med succes integrerede den i de eksisterende opsendelsesfaciliteter,” forklarer den første vicegeneraldirektør, Chefingeniør TsSKB "Progress" Sergey Tyulevin. Den lette Soyuz vil levere satellitter, der vejer op til tre tons, ud i rummet. Den første lancering og starten af ​​flyvetests er allerede i begyndelsen af ​​næste år.

Interplanetarisk rumfartøj "Mars"

"Mars" er navnet på det sovjetiske interplanetariske rumfartøj, der er opsendt til planeten Mars siden 1962.

Mars 1 blev opsendt den 1. november 1962; vægt 893,5 kg, længde 3,3 m, diameter 1,1 m. "Mars-1" havde 2 hermetiske rum: et orbitalt med det primære udstyr ombord, der sikrer flyvning til Mars; planetarisk med videnskabelige instrumenter designet til at studere Mars under en tæt forbiflyvning. Flyvemål: udforskning af det ydre rum, kontrol af radioforbindelser på interplanetariske afstande, fotografering af Mars. Den sidste fase af løfteraketten med rumfartøjet blev opsendt i mellemkredsløbet af en kunstig jordsatellit og sørgede for opsendelsen og den nødvendige hastighedsforøgelse for flyvningen til Mars.

Det aktive himmelorienteringssystem havde sensorer til terrestrisk, stjerne- og solorientering, et system af aktuatorer med kontroldyser, der kører på komprimeret gas, samt gyroskopiske enheder og logiske blokke. Mest under flyvning blev orienteringen til Solen opretholdt til belysning solpaneler. For at rette flyvevejen var rumfartøjet udstyret med en flydende raketmotor og et kontrolsystem. Til kommunikation var der ombord radioudstyr (frekvenser 186, 936, 3750 og 6000 MHz), som leverede måling af flyveparametre, modtagelse af kommandoer fra Jorden og transmission af telemetrisk information i kommunikationssessioner. Det termiske kontrolsystem holdt en stabil temperatur på 15-30°C. Under flyvningen blev der udført 61 radiokommunikationssessioner fra Mars-1, og mere end 3.000 radiokommandoer blev transmitteret om bord. Til banemålinger undtagen radio tekniske midler, blev et teleskop med en diameter på 2,6 m brugt Krim Astrofysisk Observatorium. Mars 1-flyvningen gav nye data vedr fysiske egenskaber det ydre rum mellem Jordens og Mars baner (i en afstand fra Solen på 1-1,24 AU), om intensiteten af ​​kosmisk stråling, styrken af ​​Jordens magnetfelter og det interplanetariske medium, om strømmene af ioniseret gas, der kommer fra Solen, og om fordelingen af ​​meteorisk stof (rumfartøjet krydsede 2 meteor regn). Den sidste session fandt sted den 21. marts 1963, da enheden var 106 millioner km væk fra Jorden. Tilgangen til Mars fandt sted den 19. juni 1963 (ca. 197 tusinde km fra Mars), hvorefter Mars-1 kom ind i en heliocentrisk bane med perihelion ~148 millioner km og aphelion ~250 millioner km.

Mars 2 og Mars 3 blev opsendt den 19. og 28. maj 1971 og udførte en fælles flyvning og samtidig udforskning af Mars. Opsendelsen ind i flyvevejen til Mars blev udført fra den mellemliggende bane af en kunstig jordsatellit af løfterakettens sidste etaper. Designet og sammensætningen af ​​udstyret til Mars-2 og Mars-3 adskiller sig væsentligt fra Mars-1. Massen af ​​"Mars-2" ("Mars-3") er 4650 kg. Strukturelt er "Mars-2" og "Mars-3" ens, de har et orbitalrum og et nedstigningsmodul. De vigtigste enheder i orbitalrummet: et instrumentrum, en blok af fremdriftssystemtanke, en korrigerende raketmotor med automatiseringsenheder, solpaneler, antenneføderenheder og radiatorer til det termiske kontrolsystem. Nedstigningskøretøjet er udstyret med systemer og enheder, der sikrer adskillelsen af ​​køretøjet fra orbitalrummet, dets overgang til en bane for tilgang til planeten, bremsning, nedstigning i atmosfæren og en blød landing på overfladen af ​​Mars. Nedstigningskøretøjet var udstyret med en instrument-faldskærmsbeholder, en aerodynamisk bremsekegle og en forbindelsesramme, hvorpå raketmotoren var placeret. Inden flyvningen blev nedstigningsmodulet steriliseret. Rumfartøjer havde en række systemer til at understøtte flyvning. Kontrolsystemet, i modsætning til Mars-1, inkluderede desuden: en gyroskopisk stabiliseret platform, en indbygget digital computer og et autonomt rumnavigationssystem. Ud over orientering mod Solen, med tilstrækkelig stor afstand fra Jorden (~30 millioner km) blev der udført samtidig orientering mod Solen, stjernen Canopus og Jorden. Driften af ​​det indbyggede radiokompleks til kommunikation med Jorden blev udført i decimeter- og centimeterområdet, og forbindelsen af ​​nedstigningskøretøjet med orbitalrummet var i meterområdet. Strømkilden var 2 solpaneler og et bufferbatteri. Et autonomt kemisk batteri blev installeret på nedstigningsmodulet. Det termiske kontrolsystem er aktivt, med cirkulation af gas, der fylder instrumentrummet. Nedstigningskøretøjet havde skærm-vakuum termisk isolering, en strålevarmer med en justerbar overflade og en elektrisk varmelegeme og et genanvendeligt fremdriftssystem.

Orbitalrummet indeholdt videnskabeligt udstyr beregnet til målinger i interplanetarisk rum, samt til at studere Mars' omgivelser og selve planeten fra en kunstig satellits kredsløb; fluxgate magnetometer; et infrarødt radiometer til at få et kort over temperaturfordelingen på Mars' overflade; infrarødt fotometer til undersøgelse af overfladeaflastning ved strålingsabsorption carbondioxid; optisk instrument til bestemmelse af vanddampindhold spektral metode; synligt fotometer til undersøgelse af overflade- og atmosfærisk reflektivitet; en anordning til bestemmelse af en overflades radiolysstyrketemperatur ved stråling ved en bølgelængde på 3,4 cm, bestemmelse af dens dielektriske konstant og overfladelagets temperatur i en dybde på 30-50 cm; ultraviolet fotometer til bestemmelse af massefylde øvre atmosfære Mars, indholdet af atomart oxygen, brint og argon i atmosfæren; kosmisk stråle partikeltæller;
ladede partikel energi spektrometer; energimåler for elektron- og protonstrøm fra 30 eV til 30 keV. På Mars-2 og Mars-3 var der 2 foto-tv-kameraer med forskellige brændvidder til at fotografere Mars overflade, og på Mars-3 var der også stereoudstyr til at udføre et fælles sovjetisk-fransk eksperiment for at studere radioemissionen af Solen på frekvensen 169 MHz. Nedstigningsmodulet var udstyret med udstyr til måling af atmosfærens temperatur og tryk, massespektrometrisk bestemmelse af atmosfærens kemiske sammensætning, måling af vindhastighed, bestemmelse af overfladelagets kemiske sammensætning og fysiske og mekaniske egenskaber, samt opnåelse af et panorama ved hjælp af tv-kameraer. Rumfartøjets flyvning til Mars varede mere end 6 måneder, 153 radiokommunikationssessioner blev udført med Mars-2, 159 radiokommunikationssessioner blev udført med Mars-3, og en stor mængde af videnskabelig information. På afstand blev kredsløbsrummet installeret, og Mars-2-rumfartøjet bevægede sig ind i kredsløbet om den kunstige Mars-satellit med en omløbsperiode på 18 timer.Den 8. juni, 14. november og 2. december 1971, korrektioner af Mars -3 kredsløb blev udført. Adskillelsen af ​​nedstigningsmodulet blev udført den 2. december kl. 12:14 Moskva-tid i en afstand af 50 tusinde km fra Mars. Efter 15 minutter, da afstanden mellem orbitalrummet og nedstigningskøretøjet ikke var mere end 1 km, skiftede enheden til banen for at møde planeten. Nedstigningsmodulet bevægede sig i 4,5 timer mod Mars og kom ved 16 timer og 44 minutter ind i planetens atmosfære. Nedstigningen i atmosfæren til overfladen varede lidt mere end 3 minutter. Nedstigningskøretøjet landede i sydlige halvkugle Mars i området med koordinaterne 45° S. w. og 158° V. d. En vimpel med billedet blev installeret ombord på enheden Statens emblem USSR. Orbitalrummet af Mars-3, efter adskillelse af nedstigningsmodulet, bevægede sig langs en bane, der passerede i en afstand af 1500 km fra overfladen af ​​Mars. Bremsefremdrivningssystemet sikrede dets overgang til Mars-satellittens kredsløb med en omløbsperiode på ~12 dage. 19:00 Den 2. december klokken 16:50:35 begyndte transmissionen af ​​et videosignal fra planetens overflade. Signalet blev modtaget af de modtagende enheder i orbitalrummet og blev sendt til Jorden i kommunikationssessioner den 2.-5. december.

I mere end 8 måneder gennemførte rumfartøjets kredsløbsrum et omfattende program for udforskning af Mars fra dets satellitters kredsløb. I løbet af denne tid lavede Mars-2's orbitale rum 362 omdrejninger og Mars-3 - 20 omdrejninger rundt om planeten. Undersøgelser af egenskaberne af overfladen og atmosfæren på Mars baseret på arten af ​​stråling i de synlige, infrarøde, ultraviolette spektralområder og i radiobølgeområdet gjorde det muligt at bestemme temperaturen af ​​overfladelaget og fastslå dets afhængighed af breddegrad og tid på dagen; termiske anomalier blev påvist på overfladen; termisk ledningsevne, termisk inerti, den dielektriske konstant og jordens reflektivitet; Temperaturen på den nordlige polarkappe blev målt (under -110 °C). Baseret på data om absorption af infrarød stråling af kuldioxid blev højdeprofiler af overfladen langs flyvestierne opnået. Indholdet af vanddamp i forskellige områder planeter (ca. 5 tusind gange mindre end i jordens atmosfære). Målinger af spredt ultraviolet stråling gav information om strukturen af ​​Mars-atmosfæren (omfang, sammensætning, temperatur). Trykket og temperaturen på planetens overflade blev bestemt ved radiosound. Baseret på ændringer i atmosfærisk gennemsigtighed blev der opnået data om højden af ​​støvskyer (op til 10 km) og størrelsen af ​​støvpartikler (et stort indhold blev noteret fine partikler- omkring 1 mikron). Fotografierne gjorde det muligt at tydeliggøre den optiske komprimering af planeten, konstruere reliefprofiler baseret på billedet af kanten af ​​disken og opnå farvebilleder af Mars, detektere atmosfærisk glød 200 km ud over terminatorlinjen, farveændringer nær terminatoren, og spor den lagdelte struktur af Mars-atmosfæren.

Mars 4, Mars 5, Mars 6 og Mars 7 blev opsendt 21. juli, 25. juli, 5. og 9. august 1973. For første gang fløj fire rumfartøjer ad en interplanetarisk rute samtidigt. "Mars-4" og "Mars-5" var beregnet til at udforske Mars fra kredsløbet om en kunstig Mars-satellit; "Mars-6" og "Mars-7" inkluderede nedstigningsmoduler. Rumfartøjet blev opsendt på flyvestien til Mars fra en kunstig jordsatellits mellembane. Radiokommunikationssessioner blev regelmæssigt gennemført langs flyveruten fra rumfartøjet for at måle bevægelsesparametre, overvåge tilstanden af ​​ombordsystemer og transmittere videnskabelig information. Ud over sovjetisk videnskabeligt udstyr blev der installeret franske instrumenter om bord på Mars-6- og Mars-7-stationerne, designet til at udføre fælles sovjetisk-franske eksperimenter om undersøgelse af radioemission fra Solen (stereoudstyr) for at studere solplasma og kosmiske stråler. For at sikre opsendelsen af ​​rumfartøjet til det beregnede punkt i det cirkumplanetære rum under flyvningen, blev der foretaget korrektioner af deres bevægelsesbane. "Mars-4" og "Mars-5", efter at have tilbagelagt en sti på ~460 millioner km, nåede udkanten af ​​Mars den 10. og 12. februar 1974. På grund af det faktum, at bremsefremdrivningssystemet ikke tændte, passerede Mars-4-rumfartøjet nær planeten i en afstand af 2200 km fra dens overflade.

Samtidig blev der taget fotografier af Mars ved hjælp af et foto-tv-apparat. Den 12. februar 1974 blev det korrigerende bremsefremdrivningssystem (KTDU-425A) tændt på Mars-5 rumfartøjet, og som et resultat af manøvren kom enheden ind i kredsløbet om den kunstige Mars satellit. Mars-6 og Mars-7 rumfartøjerne nåede i nærheden af ​​planeten Mars henholdsvis 12. marts og 9. marts 1974. Når man nærmede sig planeten, udførte Mars-6-rumfartøjet autonomt ved hjælp af det indbyggede himmelske navigationssystem den endelige korrektion af dens bevægelse, og nedstigningsmodulet adskilt fra rumfartøjet. Ved at tænde for fremdriftssystemet blev nedstigningskøretøjet overført til banen for mødet med Mars. Nedstigningskøretøjet kom ind i Mars atmosfære og begyndte aerodynamisk opbremsning. Da en given overbelastning var nået, blev den aerodynamiske kegle droppet, og faldskærmssystemet blev sat i drift. Information fra nedstigningsmodulet under dets nedstigning blev modtaget af Mars-6 rumfartøjet, som fortsatte med at bevæge sig i en heliocentrisk bane med en minimumsafstand fra Mars overflade på ~1600 km, og blev videresendt til Jorden. For at studere atmosfæriske parametre blev der installeret instrumenter til måling af tryk, temperatur, kemisk sammensætning og overbelastningssensorer på nedstigningsmodulet. Mars-6-rumfartøjets nedstigningsmodul nåede planetens overflade i området med koordinaterne 24° syd. w. og 25°V. d. Mars-7-rumfartøjets nedstigningsmodul (efter adskillelse fra stationen) kunne ikke overføres til banen for mødet med Mars, og det passerede nær planeten i en afstand af 1300 km fra dens overflade.

Opsendelserne af Mars-seriens rumfartøjer blev udført af Molniya løfteraket (Mars-1) og Proton løftefartøjet med en yderligere 4. etape (Mars-2 - Mars-7).

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 det 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 interessant 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 udviklingen af ​​mange videnskabelige forskningsgrene. 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 det ender øverste del jordens atmosfære. Men dette er kun en udgang til det nære rum. Ved løsning af div rumopgaver rumfartøjer er 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 lancering, de blev udført ret ofte, og den maksimale højde af deres stigning nåede 500 kilometer, hvilket betyder, at de første ideer om det ydre rum allerede var der før lanceringen 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 et stort antal forskellige opgaver. 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 konverteringen af ​​solenergi strålingseksponering 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. Endnu største problem tilbage var blot finjusteringen af ​​det udstyr, som de var udstyret med rumenheder. 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 ved løsning af tildelte 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. Der arbejdes på rumteknologi forskellige modeller skabelse rumstationer, som forskere kan udføre forskningsaktiviteter på. Denne industri designer og fremstiller også bemandede rumfartøjer.

Mange områder inden for 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. Ikke desto mindre var rumteknologien fra begyndelsen af ​​rumalderen stadig ufuldkommen og ukontrollerbar, og efter adskillelse fra løftefartøjet hoveddel roterede 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 satellitter Jorden (satellit);

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, brændstofceller, isotop og nuklear kraftværker osv.), reguleringssystemer termisk regime, og på bemandede rumfartøjer - livsstøttesystemer (LCS) med regulering af atmosfæren, temperatur, luftfugtighed, 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. Et rumfartøjs funktion kræver eksistensen af ​​indbyrdes forbundne tekniske midler, der udgør rumkomplekset. Rumkomplekset omfatter normalt: et kosmodrom med opsendelsestekniske og målekomplekser, et flyvekontrolcenter, et langtrækkende rumkommunikation, herunder jord- og skibssystemer, eftersøgnings- og redningssystemer og andre systemer, der sikrer, at rumkomplekset og dets infrastruktur fungerer.

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 følge af vægtløshed forstyrres normal funktion menneskelige legeme: blodgennemstrømning, vejrtrækning, fordøjelse, aktivitet af det vestibulære apparat; spændinger falder muskelsystem, hvilket fører til muskelatrofi, ændringer i mineral- og proteinmetabolisme i knoglerne 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 kompliceret, og tilførslen af ​​drivmiddelkomponenter til kammeret bliver vanskeligere motoren og dens 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 Jorden og kosmisk stråling, kan have en væsentlig indflydelse på fysisk-kemiske egenskaber, på strukturen af ​​materialer og deres styrke, forårsager ionisering af miljøet i forseglede rum og påvirker besætningens sikkerhed. Til lange flyvninger rumskibe det er 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 forbundet med erosion af rumfartøjets overflade, som følge heraf ændringer optiske egenskaber koøjer, effektiviteten af ​​solpaneler og tætheden af ​​rummene reduceres. For at forhindre det, bruges forskellige dæksler, beskyttende skaller og belægninger.

Termiske effekter, oprettet 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 det bruges til et stort antal af varme ind i overfladen af ​​strukturen, og som et resultat reduceres betydeligt varmestrømme. 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 det øverste lag kan modstå 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.