Độ sâu không gian chưa được khám phá đã khiến nhân loại quan tâm trong nhiều thế kỷ. Các nhà thám hiểm và nhà khoa học luôn thực hiện các bước để tìm hiểu các chòm sao và không gian bên ngoài. Đây là những thành tựu đầu tiên nhưng có ý nghĩa vào thời điểm đó, giúp phát triển hơn nữa hoạt động nghiên cứu trong ngành này.
Một thành tựu quan trọng là việc phát minh ra kính thiên văn, với sự trợ giúp của nó, nhân loại đã có thể nhìn sâu hơn vào thế giới. không gian bên ngoài và tìm hiểu kỹ hơn về các vật thể không gian xung quanh hành tinh của chúng ta. Ngày nay, việc khám phá không gian dễ dàng hơn nhiều so với những năm đó. Trang cổng thông tin của chúng tôi cung cấp cho bạn rất nhiều sự thật thú vị và hấp dẫn về Không gian và những bí ẩn của nó.
Tàu vũ trụ và công nghệ đầu tiên
Hoạt động khám phá không gian bên ngoài bắt đầu bằng việc phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên của hành tinh chúng ta. Sự kiện này bắt nguồn từ năm 1957, khi nó được phóng lên quỹ đạo Trái đất. Đối với thiết bị đầu tiên xuất hiện trên quỹ đạo, nó có thiết kế cực kỳ đơn giản. Thiết bị này được trang bị một máy phát sóng vô tuyến khá đơn giản. Khi tạo ra nó, các nhà thiết kế đã quyết định thực hiện với bộ kỹ thuật tối thiểu nhất. Tuy nhiên, vệ tinh đơn giản đầu tiên đóng vai trò là khởi đầu cho sự phát triển kỷ nguyên mới công nghệ và thiết bị vũ trụ. Ngày nay chúng ta có thể nói rằng thiết bị này đã trở thành một thành tựu to lớn cho nhân loại và sự phát triển của nhiều người ngành khoa học nghiên cứu. Ngoài ra, việc đưa vệ tinh vào quỹ đạo là một thành tựu của cả thế giới chứ không chỉ của riêng Liên Xô. Điều này trở nên khả thi nhờ sự làm việc chăm chỉ của các nhà thiết kế để tạo ra tên lửa đạn đạo xuyên lục địa.
Chính những thành tựu cao trong khoa học tên lửa đã giúp các nhà thiết kế có thể nhận ra rằng bằng cách giảm trọng tải của phương tiện phóng, có thể đạt được tốc độ bay rất cao, vượt quá giới hạn cho phép. vận tốc thoát với tốc độ ~ 7,9 km/s. Tất cả những điều này đã giúp việc phóng vệ tinh đầu tiên vào quỹ đạo Trái đất trở nên khả thi. Tàu vũ trụ và công nghệ rất thú vị vì nhiều thiết kế và ý tưởng khác nhau đã được đề xuất.
Theo nghĩa rộng, tàu vũ trụ là một thiết bị vận chuyển thiết bị hoặc con người đến biên giới nơi kết thúc phần trên của bầu khí quyển trái đất. Nhưng đây chỉ là lối thoát đến không gian gần. Khi giải quyết các vấn đề khác nhau nhiệm vụ không gian tàu vũ trụđược chia thành các loại sau:
Dưới quỹ đạo;
Quỹ đạo hoặc gần Trái đất, di chuyển theo quỹ đạo địa tâm;
liên hành tinh;
Trên hành tinh.
Việc tạo ra tên lửa đầu tiên để phóng vệ tinh lên vũ trụ được thực hiện bởi các nhà thiết kế của Liên Xô và bản thân việc tạo ra nó mất ít thời gian hơn so với việc tinh chỉnh và gỡ lỗi tất cả các hệ thống. Ngoài ra, yếu tố thời gian cũng ảnh hưởng đến cấu hình nguyên thủy của vệ tinh, vì chính Liên Xô đã tìm cách đạt được tốc độ vũ trụ đầu tiên khi tạo ra nó. Hơn nữa, việc phóng tên lửa ra ngoài hành tinh vào thời điểm đó đã là một thành tựu quan trọng hơn số lượng và chất lượng của thiết bị được lắp đặt trên vệ tinh. Tất cả công việc được thực hiện đã mang lại chiến thắng cho toàn nhân loại.
Như bạn đã biết, cuộc chinh phục không gian bên ngoài chỉ mới bắt đầu, đó là lý do tại sao các nhà thiết kế ngày càng đạt được nhiều thành tựu hơn trong khoa học tên lửa, giúp tạo ra tàu vũ trụ và công nghệ tiên tiến hơn giúp tạo ra bước nhảy vọt lớn trong lĩnh vực khám phá không gian. Ngoài ra, việc phát triển và hiện đại hóa hơn nữa tên lửa và các bộ phận của chúng giúp có thể đạt được vận tốc thoát thứ hai và tăng khối lượng tải trọng trên tàu. Nhờ tất cả những điều này, lần phóng tên lửa đầu tiên có người trên tàu đã có thể thực hiện được vào năm 1961.
Trang cổng thông tin có thể cho bạn biết rất nhiều điều thú vị về sự phát triển của tàu vũ trụ và công nghệ trong suốt nhiều năm qua và ở tất cả các quốc gia trên thế giới. Ít người biết rằng nghiên cứu về không gian thực ra đã được các nhà khoa học bắt đầu từ trước năm 1957. Thiết bị khoa học đầu tiên dùng cho nghiên cứu đã được đưa ra ngoài vũ trụ vào cuối những năm 40. Những tên lửa nội địa đầu tiên có thể nâng thiết bị khoa học lên độ cao 100 km. Ngoài ra, đây không phải là một lần phóng duy nhất, chúng được thực hiện khá thường xuyên và độ cao tối đa khi chúng bay lên đạt tới 500 km, điều đó có nghĩa là những ý tưởng đầu tiên về không gian vũ trụ đã tồn tại trước khi bắt đầu thời đại vũ trụ. Ngày nay, bằng cách sử dụng những công nghệ mới nhất, những thành tựu đó có vẻ thô sơ, nhưng chúng chính là thứ giúp chúng ta đạt được những gì chúng ta có vào lúc này.
Tàu vũ trụ và công nghệ được tạo ra đòi hỏi phải giải quyết một số lượng lớn các vấn đề khác nhau. Những vấn đề quan trọng nhất là:
- Lựa chọn quỹ đạo bay chính xác của tàu vũ trụ và phân tích sâu hơn về chuyển động của nó. Để giải quyết vấn đề này, cần phải tích cực phát triển cơ học thiên thể hơn nữa, cơ học này đã trở thành một ngành khoa học ứng dụng.
- Chân không của không gian và tình trạng không trọng lượng đã đặt ra những thách thức riêng cho các nhà khoa học. Và đây không chỉ là việc tạo ra một hộp kín đáng tin cậy có thể chịu được các điều kiện không gian khá khắc nghiệt mà còn là việc phát triển các thiết bị có thể thực hiện nhiệm vụ của nó trong Không gian một cách hiệu quả như trên Trái đất. Vì không phải tất cả các cơ chế đều có thể hoạt động hoàn hảo trong môi trường không trọng lượng và chân không cũng như trong điều kiện trên mặt đất. Vấn đề chính là việc loại trừ sự đối lưu nhiệt trong các khối kín; tất cả điều này đã làm gián đoạn quá trình bình thường của nhiều quá trình.
- Hoạt động của thiết bị cũng bị gián đoạn do bức xạ nhiệt từ Mặt trời. Để loại bỏ ảnh hưởng này, cần phải nghĩ đến các phương pháp tính toán mới cho thiết bị. Nhiều thiết bị cũng được nghĩ ra để duy trì điều kiện nhiệt độ bình thường bên trong tàu vũ trụ.
- Việc cung cấp điện cho các thiết bị không gian đã trở thành một vấn đề lớn. Giải pháp tối ưu nhất của các nhà thiết kế là chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện năng.
- Phải mất khá nhiều thời gian để giải quyết vấn đề liên lạc vô tuyến và điều khiển tàu vũ trụ, vì các thiết bị radar trên mặt đất chỉ có thể hoạt động ở khoảng cách lên tới 20 nghìn km, và điều này là không đủ đối với không gian vũ trụ. Sự phát triển của liên lạc vô tuyến tầm siêu xa trong thời đại chúng ta giúp duy trì liên lạc với tàu thăm dò và các thiết bị khác ở khoảng cách hàng triệu km.
- Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất vẫn là việc tinh chỉnh thiết bị trang bị cho các thiết bị không gian. Trước hết, thiết bị phải đáng tin cậy, vì theo quy định, việc sửa chữa trong không gian là không thể. Những cách mới để sao chép và ghi lại thông tin cũng đã được nghĩ ra.
Những vấn đề nảy sinh thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, nhà khoa học khu vực khác nhau kiến thức. Sự hợp tác chung đã đạt được kết quả tích cực trong việc giải quyết các nhiệm vụ được giao. Do tất cả những điều này, một lĩnh vực kiến thức mới bắt đầu xuất hiện, đó là công nghệ vũ trụ. Sự xuất hiện của kiểu thiết kế này đã được tách biệt khỏi ngành hàng không và các ngành công nghiệp khác do tính độc đáo của nó, kiến thức đặc biệt và kỹ năng làm việc.
Ngay sau khi chế tạo và phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Trái đất, sự phát triển của công nghệ vũ trụ diễn ra theo 3 hướng chính, đó là:
- Thiết kế và chế tạo các vệ tinh Trái đất để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Ngoài ra, ngành công nghiệp đang hiện đại hóa và cải tiến các thiết bị này, giúp chúng có thể được sử dụng rộng rãi hơn.
- Tạo ra các thiết bị để khám phá không gian liên hành tinh và bề mặt của các hành tinh khác. Thông thường, các thiết bị này thực hiện các tác vụ được lập trình và cũng có thể được điều khiển từ xa.
- Công nghệ vũ trụ đang nghiên cứu nhiều mô hình khác nhau để tạo ra các trạm vũ trụ có thể tiến hành hoạt động nghiên cứu các nhà khoa học. Ngành công nghiệp này cũng thiết kế và sản xuất tàu vũ trụ có người lái.
Nhiều lĩnh vực công nghệ vũ trụ và thành tựu về vận tốc thoát đã cho phép các nhà khoa học tiếp cận được các vật thể không gian ở xa hơn. Đó là lý do tại sao vào cuối những năm 50, người ta đã có thể phóng một vệ tinh về phía Mặt trăng; ngoài ra, công nghệ thời đó đã cho phép gửi các vệ tinh nghiên cứu đến các hành tinh gần Trái đất nhất. Do đó, những thiết bị đầu tiên được gửi đi nghiên cứu Mặt trăng đã cho phép loài người lần đầu tiên tìm hiểu về các thông số của không gian bên ngoài và nhìn thấy mặt trái Mặt trăng. Tuy nhiên, công nghệ vũ trụ vào đầu kỷ nguyên vũ trụ vẫn còn chưa hoàn hảo và không thể kiểm soát được, và sau khi tách khỏi phương tiện phóng, bộ phận chính quay khá hỗn loạn xung quanh tâm khối lượng của nó. Vòng quay không kiểm soát không cho phép các nhà khoa học thực hiện nhiều nghiên cứu, từ đó kích thích các nhà thiết kế tạo ra tàu vũ trụ và công nghệ tiên tiến hơn.
Chính sự phát triển của các phương tiện được điều khiển đã cho phép các nhà khoa học tiến hành nhiều nghiên cứu hơn nữa và tìm hiểu thêm về không gian bên ngoài cũng như các đặc tính của nó. Ngoài ra, chuyến bay có kiểm soát và ổn định của các vệ tinh và các thiết bị tự động khác được phóng lên vũ trụ cho phép truyền thông tin chính xác và chất lượng cao hơn đến Trái đất nhờ sự định hướng của ăng-ten. Bởi vì kiểm soát kiểm soát có thể thực hiện được các thao tác cần thiết.
Đầu những năm 60, việc phóng vệ tinh tới các hành tinh gần nhất đã được tích cực thực hiện. Những lần phóng này giúp chúng ta có thể làm quen nhiều hơn với điều kiện trên các hành tinh lân cận. Tuy nhiên, thành công lớn nhất thời điểm này đối với toàn thể nhân loại trên hành tinh của chúng ta là chuyến bay của Yu.A. Gagarin. Sau thành tựu của Liên Xô trong việc chế tạo thiết bị vũ trụ, hầu hết các nước trên thế giới cũng đặc biệt chú ý đến khoa học tên lửa và tạo ra công nghệ vũ trụ của riêng mình. Tuy nhiên, Liên Xô vẫn dẫn đầu trong ngành công nghiệp này vì đây là nước đầu tiên tạo ra thiết bị thực hiện hạ cánh mềm trên Mặt trăng. Sau cuộc đổ bộ thành công đầu tiên lên Mặt trăng và các hành tinh khác, nhiệm vụ được đặt ra là nghiên cứu chi tiết hơn về các bề mặt thiên thể sử dụng các thiết bị tự động để nghiên cứu bề mặt và truyền ảnh và video về Trái đất.
Tàu vũ trụ đầu tiên, như đã đề cập ở trên, không thể điều khiển được và không thể quay trở lại Trái đất. Khi tạo ra các thiết bị được điều khiển, các nhà thiết kế đã phải đối mặt với vấn đề hạ cánh an toàn của thiết bị và phi hành đoàn. Vì việc thiết bị xâm nhập rất nhanh vào bầu khí quyển Trái đất có thể khiến thiết bị bị đốt cháy do nhiệt độ cao do ma sát. Ngoài ra, khi quay trở lại, các thiết bị phải hạ cánh và rơi xuống an toàn trong nhiều điều kiện khác nhau.
Sự phát triển hơn nữa của công nghệ vũ trụ giúp có thể chế tạo các trạm quỹ đạo có thể sử dụng trong nhiều năm, đồng thời thay đổi thành phần các nhà nghiên cứu trên tàu. Phương tiện quỹ đạo đầu tiên thuộc loại nàyđã trở thành ga Liên Xô"Pháo hoa". Việc tạo ra nó là một bước nhảy vọt lớn khác của nhân loại về kiến thức về không gian và các hiện tượng bên ngoài.
Trên đây là một phần rất nhỏ trong tất cả các sự kiện và thành tựu trong việc chế tạo và sử dụng tàu vũ trụ và công nghệ được tạo ra trên thế giới để nghiên cứu về Không gian. Tuy nhiên, năm quan trọng nhất vẫn là năm 1957, từ đó bắt đầu kỷ nguyên hoạt động của tên lửa và thám hiểm không gian. Chính việc phóng tàu thăm dò đầu tiên đã tạo nên sự phát triển bùng nổ của công nghệ vũ trụ trên toàn thế giới. Và điều này trở nên khả thi nhờ việc Liên Xô tạo ra một phương tiện phóng thế hệ mới, có thể nâng tàu thăm dò lên độ cao của quỹ đạo Trái đất.
Để tìm hiểu về tất cả những điều này và hơn thế nữa, trang web cổng thông tin của chúng tôi cung cấp cho bạn rất nhiều bài viết, video và hình ảnh hấp dẫn về công nghệ vũ trụ và các đồ vật.
Phân loại tàu vũ trụ
Cơ sở của chuyến bay của tất cả các tàu vũ trụ là khả năng tăng tốc của chúng tới tốc độ bằng hoặc vượt quá tốc độ vũ trụ đầu tiên, tại đó động năng Tàu vũ trụ cân bằng lực hút của nó với trường hấp dẫn của Trái đất. Tàu vũ trụ bay theo quỹ đạo có hình dạng phụ thuộc vào tốc độ gia tốc và khoảng cách đến tâm thu hút. Tàu vũ trụ được tăng tốc bằng cách sử dụng phương tiện phóng (LV) và các tên lửa đẩy khác xe cộ, bao gồm cả những thứ có thể tái sử dụng.
Tàu vũ trụ được chia thành hai nhóm dựa trên tốc độ bay:
gần Trái đất, có tốc độ nhỏ hơn tốc độ vũ trụ thứ hai, di chuyển theo quỹ đạo địa tâm và không vượt ra ngoài phạm vi hoạt động trường hấp dẫn Trái đất;
liên hành tinh, chuyến bay xảy ra ở tốc độ cao hơn tốc độ vũ trụ thứ hai.
Theo mục đích của họ, tàu vũ trụ được chia thành:
Vệ tinh Trái đất nhân tạo (AES);
Vệ tinh nhân tạo của Mặt trăng (ISL), Sao Hỏa (ISM), Sao Kim (ISV), Mặt trời (ISS), v.v.;
Trạm liên hành tinh tự động (AIS);
Tàu vũ trụ có người lái (SC);
Trạm quỹ đạo (OS).
Một đặc điểm của hầu hết các tàu vũ trụ là khả năng hoạt động độc lập trong thời gian dài trong điều kiện ngoài vũ trụ. Với mục đích này, tàu vũ trụ có hệ thống cung cấp năng lượng (pin mặt trời, pin nhiên liệu, đồng vị và hạt nhân). nhà máy điện v.v.), hệ thống kiểm soát nhiệt và trên tàu vũ trụ có người lái - hệ thống hỗ trợ sự sống (LCS) với khả năng điều chỉnh khí quyển, nhiệt độ, độ ẩm, nước và cung cấp thực phẩm. Tàu vũ trụ thường có hệ thống điều khiển chuyển động và định hướng không gian hoạt động ở chế độ tự động, trong khi tàu có người lái hoạt động ở chế độ thủ công. Chuyến bay của tàu vũ trụ tự động và có người lái được đảm bảo bằng liên lạc vô tuyến liên tục với Trái đất, truyền thông tin từ xa và truyền hình.
Thiết kế của tàu vũ trụ khác nhau ở một số tính năng liên quan đến điều kiện bay vào vũ trụ. Hoạt động của tàu vũ trụ đòi hỏi sự tồn tại của các kết nối phương tiện kỹ thuật, tạo thành phức hợp không gian. Tổ hợp không gian thường bao gồm: một sân bay vũ trụ với các tổ hợp kỹ thuật và đo lường phóng, trung tâm điều khiển chuyến bay, trung tâm liên lạc không gian sâu, bao gồm hệ thống mặt đất và tàu, tìm kiếm cứu nạn và các hệ thống khác đảm bảo hoạt động của tổ hợp không gian và cơ sở hạ tầng của nó.
Thiết kế của tàu vũ trụ và hoạt động của các hệ thống, tổ hợp và bộ phận của chúng chịu ảnh hưởng đáng kể bởi:
Không trọng lượng;
Chân không sâu;
Tác động của bức xạ, điện từ và thiên thạch;
Tải nhiệt;
Quá tải trong quá trình tăng tốc và đi vào các lớp khí quyển dày đặc của các hành tinh (đối với các phương tiện lao xuống), v.v.
Không trọng lượngđược đặc trưng bởi trạng thái không có áp suất lẫn nhau của các hạt của môi trường và vật thể lên nhau. Do không trọng lượng, hoạt động bình thường của cơ thể con người bị gián đoạn: lưu lượng máu, hô hấp, tiêu hóa, hoạt động của bộ máy tiền đình; sức căng của hệ cơ giảm đi dẫn đến teo cơ, chuyển hóa khoáng chất và protein trong xương thay đổi, v.v. Tình trạng không trọng lượng cũng ảnh hưởng đến thiết kế của tàu vũ trụ: khả năng truyền nhiệt kém đi do thiếu trao đổi nhiệt đối lưu, hoạt động của tất cả các hệ thống có chất lỏng làm việc ở dạng lỏng và khí trở nên phức tạp hơn và việc cung cấp các bộ phận nhiên liệu vào buồng động cơ và khởi động của nó trở nên phức tạp hơn. Điều này đòi hỏi phải sử dụng các giải pháp kỹ thuật đặc biệt để hệ thống tàu vũ trụ hoạt động bình thường trong điều kiện không trọng lực.
Tác dụng của chân không sâuảnh hưởng đến đặc tính của một số vật liệu trong thời gian dài ở ngoài vũ trụ do sự bay hơi của các thành phần cấu thành riêng lẻ, chủ yếu là lớp phủ; do chất bôi trơn bay hơi và khuếch tán mạnh, hiệu suất của các cặp cọ xát (ở bản lề và ổ trục) giảm đi đáng kể; bề mặt khớp sạch sẽ có thể hàn nguội. Do đó, hầu hết các thiết bị vô tuyến điện tử và thiết bị điện và các hệ thống khi vận hành trong chân không phải được đặt trong các ngăn kín với bầu không khí đặc biệt, đồng thời cho phép chúng duy trì chế độ nhiệt nhất định.
Tiếp xúc với bức xạ, được tạo ra bởi bức xạ hạt mặt trời, vành đai bức xạ Bức xạ trái đất và vũ trụ có thể có tác động đáng kể đến các tính chất vật lý và hóa học, cấu trúc và độ bền của vật liệu, gây ra sự ion hóa môi trường trong các khoang kín và ảnh hưởng đến sự an toàn của phi hành đoàn. Đối với các chuyến bay tàu vũ trụ dài hạn, cần cung cấp các biện pháp đặc biệt bảo vệ bức xạ khoang tàu hoặc nơi trú ẩn bức xạ.
Ảnh hưởng điện từảnh hưởng đến sự tích lũy tĩnh điện trên bề mặt tàu vũ trụ, điều này ảnh hưởng đến độ chính xác trong hoạt động của từng thiết bị và hệ thống riêng lẻ, cũng như độ an toàn cháy nổ của các hệ thống hỗ trợ sự sống có chứa oxy. Vấn đề tương thích điện từ trong hoạt động của các thiết bị và hệ thống được giải quyết khi thiết kế tàu vũ trụ trên cơ sở nghiên cứu đặc biệt.
Thiên thạch nguy hiểm có liên quan đến sự xói mòn bề mặt tàu vũ trụ, do đó tính chất quang học của cửa sổ thay đổi, hiệu suất của các tấm pin mặt trời và độ kín của các khoang giảm. Để ngăn chặn nó, nhiều loại vỏ, vỏ bảo vệ và lớp phủ khác nhau được sử dụng.
Hiệu ứng nhiệt, được tạo ra bởi bức xạ mặt trời và hoạt động của hệ thống nhiên liệu tàu vũ trụ, ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị và phi hành đoàn. Để điều chỉnh chế độ nhiệt, lớp phủ cách nhiệt hoặc vỏ bảo vệ được sử dụng trên bề mặt tàu vũ trụ, điều hòa nhiệt độ không gian bên trong và lắp đặt các bộ trao đổi nhiệt đặc biệt.
Các chế độ căng thẳng nhiệt đặc biệt phát sinh trên tàu vũ trụ đang lao xuống khi chúng bị giảm tốc độ trong bầu khí quyển của hành tinh. Trong trường hợp này, tải trọng nhiệt và quán tính lên cấu trúc tàu vũ trụ là cực kỳ cao, đòi hỏi phải sử dụng lớp phủ cách nhiệt đặc biệt. Phổ biến nhất đối với các bộ phận hạ cánh của tàu vũ trụ là cái gọi là lớp phủ mang đi, được làm bằng vật liệu bị dòng nhiệt mang đi. Việc “mang đi” vật liệu đi kèm với chuyển pha và phá hủy, tiêu thụ một lượng lớn nhiệt cung cấp cho bề mặt của kết cấu và kết quả là dòng nhiệt giảm đáng kể. Tất cả điều này cho phép bạn bảo vệ cấu trúc của thiết bị để nhiệt độ của thiết bị không vượt quá mức cho phép. Để giảm khối lượng bảo vệ nhiệt trên các phương tiện đi xuống, lớp phủ nhiều lớp được sử dụng, trong đó lớp trên cùng chịu được nhiệt độ cao và tải trọng khí động học, đồng thời các lớp bên trong có đặc tính chắn nhiệt tốt. Các bề mặt được bảo vệ của SA có thể được phủ bằng vật liệu gốm hoặc thủy tinh, than chì, nhựa, v.v.
Để giảm tải quán tính Các phương tiện hạ cánh sử dụng quỹ đạo hạ xuống theo kế hoạch và phi hành đoàn sử dụng bộ quần áo và ghế chống g đặc biệt để hạn chế khả năng nhận biết lực g của cơ thể con người.
Vì vậy, tàu vũ trụ phải được trang bị hệ thống phù hợp để đảm bảo độ tin cậy cao hoạt động của tất cả các đơn vị và công trình, cũng như phi hành đoàn trong quá trình phóng, hạ cánh và bay vào vũ trụ. Để làm được điều này, việc thiết kế và bố trí tàu vũ trụ được thực hiện theo một cách nhất định, các chế độ bay, điều động và hạ cánh được lựa chọn, sử dụng các hệ thống và công cụ thích hợp cũng như dự phòng các hệ thống và công cụ quan trọng nhất cho hoạt động của tàu vũ trụ. được áp dụng.
Tóm tắt ngắn gọn về cuộc gặp với Viktor Hartov, nhà thiết kế chung Roscosmos về các tổ hợp và hệ thống không gian tự động, trước đây được đặt theo tên của tổng giám đốc NPO. S.A. Lavochkina. Cuộc họp diễn ra tại Bảo tàng Du hành vũ trụ ở Moscow, như một phần của dự án “ Không gian không có công thức ”.
Tóm tắt đầy đủ cuộc trò chuyện.
Chức năng của tôi là thực hiện một chính sách khoa học và kỹ thuật thống nhất. Tôi đã cống hiến cả cuộc đời mình cho không gian tự động. Tôi có một số suy nghĩ, tôi sẽ chia sẻ chúng với bạn và sau đó tôi quan tâm đến ý kiến của bạn.
Không gian tự động có nhiều mặt và tôi xin nêu bật 3 phần.
Thứ nhất - không gian công nghiệp, ứng dụng. Đó là thông tin liên lạc, viễn thám về Trái đất, khí tượng, dẫn đường. GLONASS, GPS là trường dẫn đường nhân tạo của hành tinh. Người tạo ra nó không nhận được bất kỳ lợi ích nào; người sử dụng nó được hưởng lợi.
Hình ảnh trái đất là một lĩnh vực rất thương mại. Mọi người đều hoạt động trong lĩnh vực này luật thông thường chợ. Vệ tinh cần được chế tạo nhanh hơn, rẻ hơn và có chất lượng tốt hơn.
Phần 2 - không gian khoa học. Kiến thức rất tiên tiến của nhân loại về Vũ trụ. Hiểu cách nó hình thành cách đây 14 tỷ năm, quy luật phát triển của nó. Các quá trình diễn ra như thế nào trên các hành tinh lân cận, làm thế nào chúng ta có thể chắc chắn rằng Trái đất không trở nên giống chúng?
Vật chất baryonic xung quanh chúng ta - Trái đất, Mặt trời, các ngôi sao, thiên hà gần đó - tất cả những thứ này chỉ chiếm 4-5% tổng khối lượng Vũ trụ. Có năng lượng tối vật chất tối. Chúng ta là loại vua nào của tự nhiên nếu tất cả các định luật vật lý đã biết chỉ là 4%. Hiện họ đang “đào hầm” giải quyết vấn đề này từ hai phía. Một mặt: Máy Va chạm Hadron Lớn, mặt khác - vật lý thiên văn, thông qua nghiên cứu các ngôi sao và thiên hà.
Ý kiến của tôi là việc đẩy khả năng và nguồn lực của nhân loại theo cùng một chuyến bay tới Sao Hỏa, đầu độc hành tinh của chúng ta bằng đám mây phóng, đốt cháy tầng ozone, không phải là hành động đúng đắn nhất. Đối với tôi, có vẻ như chúng ta đang vội vàng, cố gắng với lực lượng đầu máy của mình để giải quyết một vấn đề cần được giải quyết một cách nhẹ nhàng, với sự hiểu biết đầy đủ về bản chất của Vũ trụ. Tìm lớp vật lý tiếp theo, các định luật mới để khắc phục tất cả những điều này.
Nó sẽ kéo dài bao lâu? Chưa rõ, nhưng chúng ta cần tích lũy dữ liệu. Và ở đây vai trò của không gian là rất lớn. Hubble tương tự, đã hoạt động trong nhiều năm, sẽ sớm có lợi; Điều khác biệt cơ bản về không gian khoa học là nó là thứ mà một người có thể làm được; Chúng ta cần làm những điều mới và tiếp theo. Lần nào cũng có mảnh đất trinh nguyên mới - những va chạm mới, những vấn đề mới. Hiếm khi dự án khoa họcđều được thực hiện đúng thời gian dự kiến. Thế giới khá bình tĩnh về điều này, ngoại trừ chúng tôi. Chúng ta có luật 44-FZ: nếu dự án không được nộp đúng thời hạn thì sẽ bị phạt ngay lập tức, phá sản công ty.
Nhưng chúng tôi đã có Radioastron bay, nó sẽ tròn 6 tuổi vào tháng Bảy. Một người bạn đồng hành độc đáo. Nó có ăng-ten có độ chính xác cao 10 mét. Tính năng chính của nó là hoạt động cùng với các kính thiên văn vô tuyến trên mặt đất, ở chế độ giao thoa kế và rất đồng bộ. Các nhà khoa học chỉ đơn giản là khóc vì hạnh phúc, đặc biệt là học giả Nikolai Semenovich Kardashev, người vào năm 1965 đã xuất bản một bài báo trong đó ông chứng minh khả năng của thí nghiệm này. Họ cười nhạo anh, nhưng bây giờ anh người đàn ông hạnh phúc, người đã hình thành điều này và bây giờ nhìn thấy kết quả.
Tôi muốn các nhà du hành vũ trụ của chúng ta làm cho các nhà khoa học hài lòng thường xuyên hơn và khởi động nhiều dự án tiên tiến hơn như vậy.
Chiếc "Spektr-RG" tiếp theo đang ở trong xưởng, công việc đang được tiến hành. Nó sẽ bay một triệu rưỡi km từ Trái đất đến điểm L2, chúng tôi sẽ làm việc ở đó lần đầu tiên, chúng tôi đang chờ đợi với một chút lo lắng.
Phần 3 - “ không gian mới" Về các nhiệm vụ mới trong không gian dành cho ô tô trên quỹ đạo Trái đất thấp.
Dịch vụ trên quỹ đạo. Điều này bao gồm kiểm tra, hiện đại hóa, sửa chữa và tiếp nhiên liệu. Nhiệm vụ này rất thú vị từ quan điểm kỹ thuật và thú vị đối với quân đội, nhưng rất tốn kém về mặt kinh tế, trong khi khả năng bảo trì vượt quá chi phí của thiết bị được bảo dưỡng, vì vậy đây là điều nên làm cho các nhiệm vụ đặc biệt.
Khi vệ tinh bay nhiều như bạn muốn, có hai vấn đề phát sinh. Đầu tiên là các thiết bị đang trở nên lỗi thời. Vệ tinh vẫn còn hoạt động, nhưng trên Trái đất, các tiêu chuẩn đã thay đổi, các giao thức, sơ đồ mới, v.v. Vấn đề thứ hai là hết nhiên liệu.
Tải trọng kỹ thuật số hoàn toàn đang được phát triển. Bằng cách lập trình, nó có thể thay đổi cách điều chế, giao thức và mục đích. Thay vì vệ tinh liên lạc, thiết bị có thể trở thành vệ tinh chuyển tiếp. Chủ đề này rất thú vị, tôi không nói về việc sử dụng quân sự. Nó cũng làm giảm chi phí sản xuất. Đây là xu hướng đầu tiên.
Xu hướng thứ hai là tiếp nhiên liệu và dịch vụ. Các thí nghiệm hiện đang được thực hiện. Các dự án liên quan đến việc bảo trì các vệ tinh được thực hiện mà không tính đến yếu tố này. Ngoài việc tiếp nhiên liệu, việc cung cấp thêm trọng tải đủ tự động cũng sẽ được thử nghiệm.
Xu hướng tiếp theo là đa vệ tinh. Các dòng chảy không ngừng tăng lên. M2M đang được bổ sung - Internet vạn vật, hệ thống hiện diện ảo và hơn thế nữa. Mọi người đều muốn sử dụng luồng với thiết bị di động, với độ trễ tối thiểu. Ở quỹ đạo thấp, yêu cầu về năng lượng của vệ tinh giảm và khối lượng thiết bị cũng giảm.
SpaceX đã nộp đơn đăng ký lên Ủy ban Truyền thông Liên bang để tạo ra hệ thống 4.000 tàu vũ trụ cho mạng tốc độ cao của thế giới. Năm 2018, OneWeb bắt đầu triển khai hệ thống ban đầu gồm 648 vệ tinh. Dự án gần đây đã được mở rộng lên 2000 vệ tinh.
Hình ảnh gần như giống nhau được quan sát trong vùng viễn thám - bạn cần nhìn thấy bất kỳ điểm nào trên hành tinh vào bất kỳ lúc nào, với số lượng quang phổ tối đa, với độ chi tiết tối đa. Chúng ta cần đưa một đám mây vệ tinh nhỏ vào quỹ đạo thấp. Và tạo một siêu kho lưu trữ nơi thông tin sẽ được lưu trữ. Đây thậm chí không phải là một kho lưu trữ mà là một mô hình cập nhật của Trái đất. Và bất kỳ số lượng khách hàng nào cũng có thể lấy những gì họ cần.
Nhưng hình ảnh là giai đoạn đầu tiên. Mọi người đều cần dữ liệu được xử lý. Đây là lĩnh vực có nhiều cơ hội cho sự sáng tạo - cách “thu thập” dữ liệu ứng dụng từ những bức ảnh này, ở các quang phổ khác nhau.
Nhưng hệ thống đa vệ tinh có ý nghĩa gì? Vệ tinh phải rẻ. Vệ tinh phải nhẹ. Một nhà máy có hệ thống hậu cần lý tưởng được giao nhiệm vụ sản xuất 3 sản phẩm mỗi ngày. Bây giờ họ chế tạo một vệ tinh mỗi năm hoặc mỗi năm rưỡi. Bạn cần học cách giải quyết vấn đề mục tiêu bằng hiệu ứng đa vệ tinh. Khi có nhiều vệ tinh, chúng có thể giải quyết vấn đề như một vệ tinh, chẳng hạn như tạo khẩu độ tổng hợp, như Radioastron.
Một xu hướng khác là chuyển bất kỳ nhiệm vụ nào sang mặt phẳng nhiệm vụ tính toán. Ví dụ, radar mâu thuẫn sâu sắc với ý tưởng phổi nhỏ vệ tinh, nó cần nguồn điện để gửi và nhận tín hiệu, v.v. Chỉ có một cách duy nhất: Trái đất bị chiếu xạ bởi hàng loạt thiết bị - GLONASS, GPS, vệ tinh liên lạc. Mọi thứ đều tỏa sáng trên Trái đất và có thứ gì đó được phản chiếu từ nó. Và người học cách rửa sạch dữ liệu hữu ích từ đống rác này sẽ là vua của ngọn đồi trong vấn đề này. Đây là một bài toán tính toán rất khó. Nhưng cô ấy đáng giá.
Và sau đó, hãy tưởng tượng: bây giờ tất cả các vệ tinh đều được điều khiển giống như một món đồ chơi Nhật Bản [Tomagotchi]. Mọi người đều yêu thích phương pháp quản lý từ xa. Nhưng trong trường hợp các chòm sao có nhiều vệ tinh, mạng lưới cần có quyền tự chủ hoàn toàn và trí thông minh.
Vì các vệ tinh có kích thước nhỏ nên câu hỏi ngay lập tức được đặt ra: “Có quá nhiều mảnh vụn xung quanh Trái đất”? Bây giờ có một ủy ban rác thải quốc tế đã thông qua một khuyến nghị nói rằng vệ tinh nhất định phải rời khỏi quỹ đạo trong vòng 25 năm. Điều này là bình thường đối với các vệ tinh ở độ cao 300-400 km; chúng bị khí quyển làm chậm lại. Và các thiết bị OneWeb sẽ bay ở độ cao 1200 km trong hàng trăm năm.
Cuộc chiến chống rác thải là một ứng dụng mới mà nhân loại đã tạo ra cho chính mình. Nếu rác nhỏ thì cần phải gom vào một loại lưới lớn nào đó hoặc trong một miếng xốp có khả năng bay và hút các mảnh vụn nhỏ. Và nếu có rác lớn thì bị gọi là rác một cách không đáng có. Nhân loại đã tiêu tiền, oxy của hành tinh và phóng những vật liệu có giá trị nhất vào không gian. Một nửa niềm vui là nó đã được lấy ra nên bạn có thể sử dụng ở đó.
Có một điều không tưởng mà tôi chạy theo, một hình mẫu nào đó về kẻ săn mồi. Thiết bị tiếp cận vật liệu quý giá này sẽ biến nó thành một chất giống như bụi trong một lò phản ứng nhất định và một phần bụi này được sử dụng trong một máy in 3D khổng lồ để tạo ra một phần thuộc loại riêng của nó trong tương lai. Đây vẫn còn là một tương lai xa, nhưng ý tưởng này đã giải quyết được vấn đề, bởi vì bất kỳ việc theo đuổi rác thải nào cũng là lời nguyền chính - đạn đạo.
Không phải lúc nào chúng ta cũng cảm thấy rằng loài người bị hạn chế rất nhiều trong việc di chuyển gần Trái đất. Việc thay đổi độ nghiêng và độ cao của quỹ đạo là một sự tiêu tốn năng lượng khổng lồ. Cuộc sống của chúng tôi đã bị hủy hoại rất nhiều bởi sự hình dung sống động về không gian. Trong các bộ phim, trong đồ chơi, trong “Chiến tranh giữa các vì sao”, nơi con người bay tới bay lui một cách dễ dàng và thế là không khí không làm phiền họ. Một sự bất đồng ngành của chúng tôi đã được hưởng lợi từ hình ảnh “đáng tin cậy” này.
Tôi rất muốn nghe ý kiến của bạn về vấn đề trên. Bởi vì hiện tại chúng tôi đang tổ chức một chiến dịch tại viện của mình. Tôi tập hợp các bạn trẻ lại và nói điều tương tự, đồng thời mời mọi người viết một bài luận về chủ đề này. Không gian của chúng tôi lỏng lẻo. Chúng ta đã tích lũy được kinh nghiệm, nhưng luật pháp của chúng ta, giống như sợi dây trói chân chúng ta, đôi khi cản trở chúng ta. Một mặt, chúng được viết bằng máu, mọi thứ đều rõ ràng, nhưng mặt khác: 11 năm sau khi phóng vệ tinh đầu tiên, con người đã đặt chân lên Mặt trăng! Từ năm 2006 đến 2017 không có gì thay đổi.
Bây giờ có những lý do khách quan - tất cả các định luật vật lý đã được phát triển, tất cả nhiên liệu, vật liệu, các định luật cơ bản và tất cả các tiến bộ công nghệ dựa trên chúng đều được áp dụng trong các thế kỷ trước, bởi vì vật lý mới KHÔNG. Ngoài ra, còn có một yếu tố khác. Khi Gagarin được phép vào, rủi ro là rất lớn. Khi người Mỹ bay lên Mặt trăng, chính họ cũng ước tính rằng có 70% rủi ro, nhưng rồi hệ thống lại như vậy...
Nhường chỗ cho lỗi lầm
Đúng. Hệ thống nhận ra rằng có một rủi ro và có những người đang đặt cược tương lai của mình. “Tôi quyết định rằng Mặt trăng là rắn” và vân vân. Không có cơ chế nào ở trên có thể ngăn cản họ đưa ra những quyết định như vậy. Bây giờ NASA đang phàn nàn: “Bộ máy quan liêu đã bóp nát mọi thứ”. Mong muốn về độ tin cậy 100% đã được nâng lên mức tôn sùng, nhưng đây chỉ là ước tính vô tận. Và không ai có thể đưa ra quyết định vì: a) không có nhà thám hiểm nào như vậy ngoại trừ Musk, b) các cơ chế đã được tạo ra không cho quyền chấp nhận rủi ro. Mọi người đều bị hạn chế bởi kinh nghiệm trước đây, được cụ thể hóa dưới dạng các quy định và luật pháp. Và trong mạng lưới này, không gian chuyển động. Một bước đột phá rõ ràng đằng sau những năm gần đây- đây chính là Elon Musk.
Suy đoán của tôi dựa trên một số dữ liệu: NASA đã quyết định phát triển một công ty không ngại mạo hiểm. Elon Musk đôi khi nói dối, nhưng ông ấy đã hoàn thành công việc và tiến về phía trước.
Theo những gì bạn nói, điều gì đang được phát triển ở Nga hiện nay?
Chúng tôi có Chương trình Không gian Liên bang và nó có hai mục tiêu. Đầu tiên là để đáp ứng nhu cầu của cơ quan hành pháp liên bang. Phần thứ hai là không gian khoa học. Đây là Spektr-RG. Và 40 năm nữa chúng ta phải học cách quay trở lại Mặt trăng lần nữa.
Đến Mặt trăng tại sao lại có thời kỳ phục hưng này? Có, bởi vì người ta đã nhận thấy một lượng nước nhất định trên Mặt trăng gần các cực. Kiểm tra xem có nước ở đó không - nhiệm vụ quan trọng nhất. Có một phiên bản cho rằng sao chổi đã huấn luyện nó qua hàng triệu năm, điều này đặc biệt thú vị, vì sao chổi đến từ các hệ sao khác.
Cùng với người châu Âu, chúng tôi đang triển khai chương trình ExoMars. Nhiệm vụ đầu tiên đã bắt đầu, chúng tôi đã đến nơi và tàu Schiaparelli đã đâm xuống thành từng mảnh một cách an toàn. Chúng tôi đang đợi nhiệm vụ số 2 đến đó. Bắt đầu năm 2020. Khi hai nền văn minh va chạm nhau trong “căn bếp” chật chội của một bộ máy, có rất nhiều vấn đề nhưng mọi chuyện đã trở nên dễ dàng hơn. Đã học cách làm việc theo nhóm.
Nhìn chung, không gian khoa học là lĩnh vực mà nhân loại cần hợp tác cùng nhau. Nó rất tốn kém, không mang lại lợi nhuận và do đó, việc học cách kết hợp các lực lượng tài chính, kỹ thuật và trí tuệ là vô cùng quan trọng.
Hóa ra mọi vấn đề của FKP đều được giải quyết trong mô hình hiện đại sản xuất công nghệ vũ trụ.
Đúng. Hoàn toàn đúng. Và cho đến năm 2025 - đây là thời hạn hiệu lực của chương trình này. Không có dự án cụ thể cho lớp mới. Đã có sự thống nhất với lãnh đạo Roscosmos, nếu dự án được đưa đến mức hợp lý thì chúng tôi sẽ nêu vấn đề đưa vào chương trình liên bang. Nhưng sự khác biệt là gì: tất cả chúng ta đều mong muốn có được tiền ngân sách, nhưng ở Hoa Kỳ có những người sẵn sàng đầu tư tiền của họ vào việc đó. Tôi hiểu rằng đây là tiếng kêu trong sa mạc: những kẻ đầu sỏ đầu sỏ của chúng ta đầu tư vào những hệ thống như vậy ở đâu? Nhưng không đợi họ, chúng tôi đang tiến hành công việc bắt đầu.
Tôi tin rằng ở đây bạn chỉ cần nhấp vào hai cuộc gọi. Đầu tiên, hãy tìm kiếm những dự án đột phá như vậy, những đội ngũ sẵn sàng thực hiện chúng và những người sẵn sàng đầu tư vào chúng.
Tôi biết rằng có những đội như vậy. Chúng tôi đang tư vấn với họ. Chúng ta cùng nhau giúp đỡ họ để họ có thể đạt được mục tiêu của mình.
Có một kính thiên văn vô tuyến nào được lên kế hoạch cho Mặt trăng không? Và câu hỏi thứ hai về mảnh vụn không gian và hiệu ứng Kesler. Nhiệm vụ này có phù hợp không và có kế hoạch thực hiện biện pháp nào liên quan đến vấn đề này không?
Tôi sẽ bắt đầu với câu hỏi cuối cùng. Tôi đã nói với bạn rằng nhân loại rất coi trọng vấn đề này, bởi vì họ đã thành lập một ủy ban rác thải. Vệ tinh cần có khả năng được giải phóng hoặc đưa đến nơi an toàn. Và vì vậy bạn cần tạo ra những vệ tinh đáng tin cậy để chúng “không chết”. Và phía trước là những dự án tương lai mà tôi đã nói trước đó: Big Sponge, “kẻ săn mồi”, v.v.
“Mỏ” có thể hoạt động trong trường hợp xảy ra xung đột nào đó, nếu các hoạt động quân sự diễn ra trong không gian. Vì vậy, chúng ta phải đấu tranh vì hòa bình trong không gian.
Phần thứ hai của câu hỏi là về Mặt trăng và kính thiên văn vô tuyến.
Đúng. Luna - một mặt nó rất tuyệt. Nó dường như ở trong chân không, nhưng có một loại không khí bụi bặm xung quanh nó. Bụi ở đó cực kỳ hung hãn. Những vấn đề gì có thể được giải quyết từ Mặt trăng - điều này vẫn cần phải được tìm ra. Không cần thiết phải lắp một tấm gương lớn. Có một dự án - con tàu được hạ xuống và mọi người đang chạy trốn khỏi nó. các mặt khác nhau"con gián" kéo dây cáp, tạo ra một ăng-ten radio lớn. Một số dự án kính viễn vọng vô tuyến mặt trăng như vậy đang trôi nổi khắp nơi, nhưng trước hết bạn cần nghiên cứu và hiểu rõ về nó.
Cách đây vài năm, Rosatom thông báo rằng họ đang chuẩn bị gần như một thiết kế sơ bộ về hệ thống đẩy hạt nhân cho các chuyến bay, bao gồm cả tới Sao Hỏa. Chủ đề này đang được phát triển bằng cách nào đó hay nó đã bị đóng băng?
Vâng, cô ấy đang đến. Đây là việc tạo ra một mô-đun vận chuyển và năng lượng, TEM. Có một lò phản ứng ở đó và hệ thống chuyển đổi nó năng lượng nhiệt thành động cơ điện và sử dụng các động cơ ion rất mạnh. Có hàng tá công nghệ chủ chốt và công việc đang được tiến hành trên chúng. Sự tiến bộ rất đáng kể đã được thực hiện. Thiết kế của lò phản ứng gần như hoàn toàn rõ ràng; các động cơ ion 30 kW rất mạnh đã được tạo ra trên thực tế. Gần đây tôi đã nhìn thấy họ trong phòng giam; họ đang được xử lý. Nhưng lời nguyền chính là sức nóng, chúng ta cần giảm 600 kW - đó là một nhiệm vụ khá khó khăn! Bộ tản nhiệt dưới 1000 m2 hiện đang nỗ lực tìm kiếm các phương pháp khác. Đây là những tủ lạnh nhỏ giọt, nhưng chúng vẫn đang ở giai đoạn đầu.
Bạn có ngày dự kiến nào không?
Người biểu tình sẽ được ra mắt ở đâu đó trước năm 2025. Đây là một nhiệm vụ đáng giá. Nhưng điều này phụ thuộc vào một số công nghệ chủ chốt đang bị tụt lại phía sau.
Câu hỏi có thể nửa đùa nửa thật, nhưng bạn nghĩ gì về xô điện từ nổi tiếng?
Tôi biết về động cơ này. Tôi đã nói với bạn rằng kể từ khi tôi biết rằng có năng lượng tối và vật chất tối, tôi đã không còn dựa hoàn toàn vào sách giáo khoa vật lý nữa. trường trung học. Người Đức đã tiến hành các thí nghiệm, họ là những người chính xác và họ thấy rằng có hiệu quả. Và điều này hoàn toàn trái ngược với trình độ học vấn cao hơn của tôi. Ở Nga, họ từng thực hiện một thí nghiệm trên vệ tinh Yubileiny với động cơ không bị mất khối lượng. Có người ủng hộ, có người chống đối. Sau khi kiểm tra, cả hai bên đều nhận được sự xác nhận chắc chắn rằng họ đã đúng.
Khi Elektro-L đầu tiên được phóng, báo chí cũng từ các nhà khí tượng học phàn nàn rằng vệ tinh không đáp ứng được nhu cầu của họ, tức là. Vệ tinh đã bị la mắng ngay cả trước khi nó vỡ.
Nó được cho là hoạt động ở 10 quang phổ. Về quang phổ, theo tôi, ở 3, chất lượng hình ảnh không bằng vệ tinh phương Tây. Người dùng của chúng tôi đã quen với các sản phẩm hoàn toàn là hàng hóa. Nếu không có những bức ảnh khác thì các nhà khí tượng học sẽ rất vui. Vệ tinh thứ hai đã được cải tiến đáng kể, toán học cũng được cải thiện nên bây giờ họ có vẻ hài lòng.
Tiếp tục "Phobos-Grunt" "Boomerang" - liệu có phải không dự án mới hay nó sẽ lặp lại?
Khi Phobos-Grunt được sản xuất, tôi là giám đốc của tổ chức phi lợi nhuận mang tên ông. SA Lavochkina. Đây là một ví dụ khi số lượng mới vượt quá giới hạn hợp lý. Thật không may, không có đủ trí thông minh để tính đến mọi thứ. Nhiệm vụ nên được lặp lại, đặc biệt vì nó mang lại sự trở lại gần hơn của đất từ Sao Hỏa. Nền tảng sẽ được áp dụng, tính toán tư tưởng, đạn đạo, v.v. Và vì vậy, công nghệ phải khác nhau. Dựa trên những hồ sơ tồn đọng này mà chúng tôi sẽ nhận được cho Mặt trăng, cho những thứ khác... Nơi đã có những bộ phận giúp giảm thiểu rủi ro kỹ thuật của một bộ phận hoàn toàn mới.
Nhân tiện, bạn có biết rằng người Nhật sắp triển khai "Phobos-Grunt" của họ không?
Họ vẫn chưa biết rằng Phobos rất nơi đáng sợ, mọi người đều chết ở đó.
Họ đã có trải nghiệm với sao Hỏa. Và rất nhiều thứ cũng đã chết ở đó.
Cùng một sao Hỏa. Trước năm 2002, Hoa Kỳ và Châu Âu dường như có 4 nỗ lực không thành côngđến sao Hỏa. Nhưng họ đã thể hiện bản lĩnh của người Mỹ, và hàng năm họ đều bắn và học hỏi. Bây giờ họ làm ra những thứ vô cùng đẹp đẽ. Tôi đã ở Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực vào ngày hạ cánh của tàu thăm dò Curiosity. Vào thời điểm đó chúng tôi đã tiêu diệt được Phobos. Đây là nơi tôi gần như đã khóc: các vệ tinh của họ đã bay quanh Sao Hỏa trong một thời gian dài. Họ cấu trúc nhiệm vụ này theo cách mà họ nhận được một bức ảnh về chiếc dù mở ra trong quá trình hạ cánh. Những thứ kia. Họ đã có thể lấy được dữ liệu từ vệ tinh của họ. Nhưng con đường này không hề dễ dàng. Họ đã có một số nhiệm vụ thất bại. Nhưng họ vẫn tiếp tục và hiện đã đạt được một số thành công.
Nhiệm vụ mà họ gặp phải, Mars Polar Lander. Lý do khiến sứ mệnh thất bại của họ là do “thiếu kinh phí”. Những thứ kia. Các cơ quan dịch vụ của chính phủ đã xem xét và nói rằng chúng tôi đã không đưa tiền cho bạn, đó là lỗi của chúng tôi. Đối với tôi, dường như điều này gần như không thể xảy ra trong thực tế của chúng ta.
Từ sai. Chúng ta cần tìm ra thủ phạm cụ thể. Trên sao Hỏa chúng ta cần phải bắt kịp. Tất nhiên, còn có Sao Kim, hành tinh mà cho đến nay vẫn được coi là hành tinh của Nga hoặc Liên Xô. Hiện các cuộc đàm phán nghiêm túc đang được tiến hành với Hoa Kỳ về việc cùng thực hiện sứ mệnh tới Sao Kim. Mỹ muốn tàu đổ bộ có thiết bị điện tử chịu nhiệt độ cao sẽ hoạt động bình thường ở nhiệt độ cao, không cần bảo vệ nhiệt. Bạn có thể làm bóng bay hoặc máy bay. Dự án thú vị.
Chúng tôi bày tỏ lòng biết ơn
Tàu vũ trụ với tất cả sự đa dạng của chúng vừa là niềm tự hào vừa là mối quan tâm của nhân loại. Sự sáng tạo của họ có trước lịch sử hàng thế kỷ về sự phát triển của khoa học và công nghệ. Thời đại vũ trụ, cho phép mọi người nhìn vào thế giới nơi họ đang sống từ bên ngoài, đã đưa chúng ta lên một tầm phát triển mới. Tên lửa trong không gian ngày nay không phải là giấc mơ mà là vấn đề đáng lo ngại đối với các chuyên gia có trình độ cao, những người đang phải đối mặt với nhiệm vụ cải tiến các công nghệ hiện có. Những loại tàu vũ trụ nào được phân biệt và chúng khác nhau như thế nào sẽ được thảo luận trong bài viết.
Sự định nghĩa
Tàu vũ trụ là tên chung cho bất kỳ thiết bị nào được thiết kế để hoạt động trong không gian. Có một số lựa chọn để phân loại của họ. Trong trường hợp đơn giản nhất, tàu vũ trụ được chia thành có người lái và tự động. Đầu tiên, lần lượt được chia thành tàu vũ trụ và trạm. Khác nhau về khả năng và mục đích, chúng phần lớn giống nhau về cấu trúc và thiết bị được sử dụng.
Tính năng chuyến bay
Sau khi phóng, bất kỳ tàu vũ trụ nào cũng trải qua ba giai đoạn chính: đưa vào quỹ đạo, tự bay và hạ cánh. Giai đoạn đầu tiên liên quan đến việc thiết bị phát triển tốc độ cần thiết để đi vào không gian vũ trụ. Để đi vào quỹ đạo, giá trị của nó phải là 7,9 km/s. Việc vượt qua hoàn toàn trọng lực liên quan đến việc phát triển giây có tốc độ 11,2 km/s. Đây chính xác là cách một tên lửa di chuyển trong không gian khi mục tiêu của nó là những khu vực xa xôi của Vũ trụ.
Sau khi giải phóng khỏi sự hấp dẫn, giai đoạn thứ hai tiếp theo. Đang tiến hành chuyến bay quỹ đạo Chuyển động của tàu vũ trụ xảy ra theo quán tính, do chúng được gia tốc. Cuối cùng, giai đoạn hạ cánh liên quan đến việc giảm tốc độ của tàu, vệ tinh hoặc trạm xuống gần như bằng không.
"Làm đầy"
Mỗi tàu vũ trụ được trang bị thiết bị phù hợp với nhiệm vụ mà nó được thiết kế để giải quyết. Tuy nhiên, sự khác biệt chính liên quan đến cái gọi là thiết bị mục tiêu, thứ cần thiết để thu thập dữ liệu và các loại thiết bị khác nhau. nghiên cứu khoa học. Ngoài ra, thiết bị của tàu vũ trụ cũng tương tự. Nó bao gồm các hệ thống sau:
- cung cấp năng lượng - thường được cung cấp cho tàu vũ trụ năng lượng cần thiết pin mặt trời hoặc pin đồng vị phóng xạ, pin hóa học, lò phản ứng hạt nhân;
- liên lạc - được thực hiện bằng tín hiệu sóng vô tuyến ở một khoảng cách đáng kể so với Trái đất, việc định vị chính xác ăng-ten trở nên đặc biệt quan trọng;
- hỗ trợ sự sống - hệ thống này là điển hình cho tàu vũ trụ có người lái, nhờ nó mà mọi người có thể ở lại trên tàu;
- định hướng - giống như bất kỳ con tàu nào khác, tàu vũ trụ được trang bị thiết bị để liên tục xác định vị trí của chính mình trong không gian;
- chuyển động - động cơ tàu vũ trụ cho phép thay đổi tốc độ bay cũng như hướng của nó.
Phân loại
Một trong những tiêu chí chính để phân chia tàu vũ trụ thành các loại là chế độ vận hành, yếu tố quyết định khả năng của chúng. Dựa trên tính năng này, các thiết bị được phân biệt:
- nằm trong quỹ đạo địa tâm, hoặc vệ tinh nhân tạo Trái đất;
- những người có mục đích nghiên cứu các vùng xa xôi của không gian - các trạm liên hành tinh tự động;
- được sử dụng để đưa người hoặc hàng hóa cần thiết vào quỹ đạo hành tinh của chúng ta, chúng được gọi là tàu vũ trụ, có thể tự động hoặc có người lái;
- được tạo ra để mọi người ở trong không gian thời gian dài, - Cái này ;
- tham gia vào việc vận chuyển người và hàng hóa từ quỹ đạo đến bề mặt hành tinh, họ được gọi là hạ cánh;
- những người có khả năng khám phá hành tinh, nằm trực tiếp trên bề mặt của nó và di chuyển xung quanh nó là máy thám hiểm hành tinh.
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về một số loại.
AES (Vệ tinh trái đất nhân tạo)
Các thiết bị đầu tiên được phóng lên vũ trụ là các vệ tinh nhân tạo của Trái đất. Vật lý và các định luật của nó khiến việc phóng bất kỳ thiết bị nào như vậy lên quỹ đạo là một nhiệm vụ khó khăn. Bất kỳ thiết bị nào cũng phải vượt qua lực hấp dẫn của hành tinh và sau đó không rơi vào nó. Để làm được điều này, vệ tinh cần di chuyển với tốc độ nhanh hơn hoặc nhanh hơn một chút. Phía trên hành tinh của chúng ta, giới hạn dưới có điều kiện về vị trí có thể có của vệ tinh nhân tạo đã được xác định (vượt qua ở độ cao 300 km). Vị trí gần hơn sẽ dẫn đến sự giảm tốc khá nhanh của thiết bị trong điều kiện khí quyển.
Ban đầu, chỉ có phương tiện phóng mới có thể đưa vệ tinh Trái đất nhân tạo vào quỹ đạo. Tuy nhiên, vật lý không đứng yên và ngày nay các phương pháp mới đang được phát triển. Vì vậy, một trong những phương pháp thường được sử dụng gần đây là phóng từ vệ tinh khác. Có kế hoạch sử dụng các lựa chọn khác.
Quỹ đạo của tàu vũ trụ quay quanh Trái đất có thể nằm ở các độ cao khác nhau. Đương nhiên, thời gian cần thiết cho một vòng cũng phụ thuộc vào điều này. Các vệ tinh có chu kỳ quỹ đạo bằng một ngày được đặt trên cái gọi là Nó được coi là có giá trị nhất, vì các thiết bị đặt trên đó dường như bất động đối với người quan sát trên trái đất, điều đó có nghĩa là không cần phải tạo ra cơ chế quay ăng-ten .
AMS (trạm liên hành tinh tự động)
Một lượng thông tin khổng lồ về các đồ vật khác nhau hệ mặt trời các nhà khoa học nhận được nó bằng tàu vũ trụ được gửi ra ngoài quỹ đạo địa tâm. Các vật thể AMS là các hành tinh, tiểu hành tinh, sao chổi và thậm chí cả các thiên hà có thể quan sát được. Các nhiệm vụ đặt ra cho các thiết bị như vậy đòi hỏi kiến thức và nỗ lực to lớn từ các kỹ sư và nhà nghiên cứu. Các nhiệm vụ của AWS đại diện cho hiện thân của tiến bộ công nghệ và đồng thời là sự kích thích của tiến bộ công nghệ.
tàu vũ trụ có người lái
Các thiết bị được tạo ra để đưa con người đến đích đã định và đưa họ trở lại không hề thua kém về mặt công nghệ so với các loại được mô tả. Chiếc Vostok-1 mà Yury Gagarin thực hiện chuyến bay thuộc loại này.
Nhiệm vụ khó khăn nhất đối với những người tạo ra tàu vũ trụ có người lái là đảm bảo an toàn cho phi hành đoàn trong quá trình trở về Trái đất. Ngoài ra, một phần quan trọng của các thiết bị như vậy là hệ thống cứu hộ khẩn cấp, hệ thống này có thể cần thiết khi tàu được phóng vào vũ trụ bằng phương tiện phóng.
Tàu vũ trụ, giống như tất cả các tàu du hành vũ trụ, không ngừng được cải tiến. Gần đây, giới truyền thông thường xuyên thấy những thông tin về hoạt động của tàu thăm dò Rosetta và tàu đổ bộ Philae. Chúng thể hiện tất cả những thành tựu mới nhất trong lĩnh vực đóng tàu vũ trụ, tính toán chuyển động của phương tiện, v.v. Việc tàu thăm dò Philae hạ cánh xuống sao chổi được coi là sự kiện có thể so sánh với chuyến bay của Gagarin. Điều thú vị nhất là đây không phải là đỉnh cao về khả năng của con người. Những khám phá và thành tựu mới vẫn đang chờ đợi chúng ta về mặt khám phá không gian và cấu trúc
Hãy tưởng tượng rằng bạn được đề nghị trang bị cho một chuyến thám hiểm không gian. Những thiết bị, hệ thống, vật tư nào sẽ cần thiết ở xa Trái đất? Tôi nhớ ngay đến động cơ, nhiên liệu, bộ quần áo vũ trụ, oxy. Sau khi suy nghĩ một chút, bạn có thể nhớ đến các tấm pin mặt trời và hệ thống liên lạc... Sau đó, điều duy nhất bạn nghĩ đến là các pha chiến đấu trong loạt phim truyền hình “ hành trình giữa các vì sao" Trong khi đó, tàu vũ trụ hiện đại, đặc biệt là tàu vũ trụ có người lái, được trang bị nhiều hệ thống mà nếu không có hệ thống này thì hoạt động của chúng là không thể. công việc thành công nhưng công chúng hầu như không biết gì về họ.
Chân không, không trọng lượng, bức xạ cứng, tác động của thiên thạch micromet, thiếu sự hỗ trợ và hướng dẫn được chỉ định trong không gian - tất cả đều là những yếu tố của chuyến bay vào vũ trụ thực tế không được tìm thấy trên Trái đất. Để đối phó với chúng, tàu vũ trụ được trang bị nhiều thiết bị, trong đó cuộc sống hàng ngày thậm chí không ai nghĩ về nó. Ví dụ, người lái xe thường không cần lo lắng về việc giữ xe ở vị trí nằm ngang, chỉ cần quay đầu là đủ. Trong không gian, trước bất kỳ thao tác nào, bạn phải kiểm tra hướng của thiết bị dọc theo ba trục và các vòng quay được thực hiện bằng động cơ - xét cho cùng, không có con đường nào mà bạn có thể đẩy ra bằng bánh xe của mình. Hoặc, ví dụ, một hệ thống động cơ đẩy - nó được đơn giản hóa để thể hiện các thùng chứa nhiên liệu và buồng đốt từ đó ngọn lửa bùng phát. Trong khi đó, nó bao gồm nhiều thiết bị, nếu không có thì động cơ trong không gian sẽ không hoạt động, thậm chí phát nổ. Tất cả điều này làm cho công nghệ vũ trụ trở nên phức tạp một cách bất ngờ so với các đối tác trên mặt đất.
Bộ phận động cơ tên lửa
Hầu hết các tàu vũ trụ hiện đại đều có động cơ tên lửa lỏng. Tuy nhiên, trong môi trường không trọng lực, việc cung cấp cho chúng nguồn nhiên liệu ổn định là điều không dễ dàng. Khi không có trọng lực, bất kỳ chất lỏng nào dưới tác dụng của lực căng bề mặt đều có xu hướng có dạng hình cầu. Thông thường, rất nhiều quả bóng nổi sẽ hình thành bên trong bể. Nếu các thành phần nhiên liệu chảy không đều, xen kẽ với khí lấp đầy các lỗ rỗng thì quá trình đốt cháy sẽ không ổn định. Trong trường hợp tốt nhất, động cơ sẽ dừng lại - nó sẽ “nghẹt thở” bọt khí theo đúng nghĩa đen, và trong trường hợp xấu nhất sẽ xảy ra một vụ nổ. Vì vậy, để khởi động động cơ, bạn cần ép nhiên liệu vào các thiết bị nạp, tách chất lỏng ra khỏi khí. Một cách để “kết tủa” nhiên liệu là bật động cơ phụ, ví dụ như động cơ sử dụng nhiên liệu rắn hoặc khí nén. TRÊN thời gian ngắn chúng sẽ tạo ra gia tốc và chất lỏng sẽ bị quán tính ép vào lượng nhiên liệu nạp vào, đồng thời tự giải phóng khỏi bọt khí. Một cách khác là đảm bảo rằng phần chất lỏng đầu tiên luôn ở trong lượng nạp vào. Để làm điều này, bạn có thể đặt một tấm lưới bên cạnh nó, do hiệu ứng mao dẫn sẽ giữ một phần nhiên liệu để khởi động động cơ và khi khởi động, phần còn lại sẽ “ổn định” theo quán tính như ở phương án thứ nhất.
Nhưng có một cách triệt để hơn: đổ nhiên liệu vào các túi đàn hồi đặt bên trong bình, sau đó bơm khí vào bình. Để điều áp, người ta thường sử dụng nitơ hoặc heli, chứa trong bình áp suất cao. Tất nhiên là vậy thừa cân, nhưng với công suất động cơ thấp, bạn có thể loại bỏ máy bơm nhiên liệu - áp suất khí sẽ đảm bảo cung cấp các bộ phận qua đường ống vào buồng đốt. Đối với những động cơ mạnh hơn, máy bơm dẫn động bằng điện hoặc thậm chí là tua-bin khí là không thể thiếu. Trong trường hợp thứ hai, tuabin được quay bằng máy tạo khí - buồng đốt nhỏ đốt cháy các bộ phận chính hoặc nhiên liệu đặc biệt.
Việc di chuyển trong không gian đòi hỏi độ chính xác cao, nghĩa là bạn cần một bộ điều chỉnh liên tục điều chỉnh mức tiêu thụ nhiên liệu, đảm bảo lực lượng thiết kế lực kéo. Điều quan trọng là duy trì tỷ lệ chính xác của nhiên liệu và chất oxy hóa. Nếu không, hiệu suất của động cơ sẽ giảm, hơn nữa, một trong các bộ phận nhiên liệu sẽ cạn kiệt trước bộ phận kia. Dòng chảy của các bộ phận được đo bằng cách đặt các cánh quạt nhỏ trong đường ống, tốc độ quay của nó phụ thuộc vào tốc độ dòng chất lỏng. Và ở các động cơ công suất thấp, tốc độ dòng chảy được thiết lập một cách chắc chắn bằng các vòng đệm đã hiệu chuẩn được lắp đặt trong đường ống.
Để đảm bảo an toàn, hệ thống đẩy được trang bị tính năng bảo vệ khẩn cấp giúp tắt động cơ bị lỗi trước khi phát nổ. Nó được điều khiển tự động, vì trong tình huống khẩn cấp, nhiệt độ và áp suất trong buồng đốt có thể thay đổi rất nhanh. Nhìn chung, động cơ, nhiên liệu và cơ sở đường ống là đối tượng được chú ý nhiều hơn ở bất kỳ tàu vũ trụ nào. Trong nhiều trường hợp, lượng nhiên liệu dự trữ quyết định tuổi thọ của các vệ tinh liên lạc hiện đại và tàu thăm dò khoa học. Thường xảy ra tình huống nghịch lý: thiết bị hoạt động hoàn toàn nhưng không thể hoạt động do hết nhiên liệu hoặc chẳng hạn như rò rỉ khí để tạo áp suất cho bình.
Ánh sáng thay vì đỉnh
Để quan sát Trái đất và các thiên thể, vận hành các tấm pin mặt trời và bộ tản nhiệt làm mát, thực hiện các phiên liên lạc và hoạt động lắp ghép, thiết bị phải được định hướng theo một cách nhất định trong không gian và ổn định ở vị trí này. Cách rõ ràng nhất để xác định hướng là sử dụng máy theo dõi sao, kính viễn vọng thu nhỏ có thể nhận ra một số ngôi sao tham chiếu trên bầu trời cùng một lúc. Ví dụ: cảm biến của tàu thăm dò New Horizons bay về phía Sao Diêm Vương ( Chân trời mới) Nó chụp ảnh một phần bầu trời đầy sao 10 lần mỗi giây và mỗi khung hình được so sánh với bản đồ được lưu trong máy tính trên máy bay. Nếu khung và bản đồ khớp nhau thì mọi thứ đều đúng hướng; nếu không, rất dễ tính toán độ lệch so với vị trí mong muốn.
Vòng quay của tàu vũ trụ cũng được đo bằng con quay hồi chuyển - những bánh đà nhỏ và đôi khi chỉ là bánh đà thu nhỏ được gắn trong một gimbal và quay với tốc độ khoảng 100.000 vòng/phút! Những con quay hồi chuyển như vậy nhỏ gọn hơn cảm biến sao nhưng không thích hợp để đo các góc quay hơn 90 độ: khung gimbal có thể gập lại. Con quay hồi chuyển bằng laser - vòng và sợi quang - không có nhược điểm này. Đầu tiên, hai sóng ánh sáng phát ra từ tia laser truyền về phía nhau dọc theo một mạch kín, phản xạ từ gương. Vì các sóng có cùng tần số nên chúng cộng lại tạo thành hình ảnh giao thoa. Nhưng khi tốc độ quay của thiết bị (cùng với gương) thay đổi, tần số của sóng phản xạ sẽ thay đổi do hiệu ứng Doppler và các vân giao thoa bắt đầu di chuyển. Bằng cách đếm chúng, bạn có thể đo chính xác vận tốc góc đã thay đổi bao nhiêu. Trong con quay hồi chuyển sợi quang, hai chùm tia laser truyền về phía nhau theo một đường tròn và khi chúng gặp nhau, độ lệch pha tỷ lệ thuận với tốc độ quay của vòng (đây gọi là hiệu ứng Sagnac). Ưu điểm của con quay hồi chuyển laser là không có các bộ phận chuyển động cơ học mà thay vào đó là sử dụng ánh sáng. Những con quay hồi chuyển như vậy rẻ hơn và nhẹ hơn so với những con quay cơ học thông thường, mặc dù thực tế chúng không thua kém chúng về độ chính xác. Nhưng con quay hồi chuyển laser không đo hướng mà chỉ đo vận tốc góc. Biết được chúng, máy tính trên xe sẽ tổng hợp các vòng quay trong từng phần của giây (quá trình này được gọi là tích phân) và tính toán vị trí góc của xe. Đây là một cách rất đơn giản để theo dõi hướng, nhưng tất nhiên những dữ liệu được tính toán như vậy luôn kém tin cậy hơn so với các phép đo trực tiếp và cần phải hiệu chỉnh và sàng lọc thường xuyên.
Nhân tiện, những thay đổi về tốc độ chuyển tiếp của bộ máy cũng được theo dõi theo cách tương tự. Để đo trực tiếp, cần có radar Doppler hạng nặng. Nó được đặt trên Trái đất và nó chỉ đo một thành phần vận tốc. Nhưng việc đo gia tốc của nó trên thiết bị bằng các gia tốc kế có độ chính xác cao, chẳng hạn như gia tốc áp điện, không phải là vấn đề. Chúng là những tấm thạch anh được cắt đặc biệt có kích thước bằng chốt an toàn, bị biến dạng dưới tác động của gia tốc, dẫn đến hiệu ứng tĩnh xuất hiện trên bề mặt của chúng. điện tích. Bằng cách liên tục đo nó, họ theo dõi khả năng tăng tốc của thiết bị và tích hợp nó (một lần nữa, bạn không thể làm gì nếu không có máy tính tích hợp), tính toán những thay đổi về tốc độ. Đúng, các phép đo như vậy không tính đến ảnh hưởng của lực hấp dẫn của các thiên thể đến tốc độ của thiết bị.
Độ chính xác cơ động
Vì vậy, hướng của thiết bị được xác định. Nếu nó khác với yêu cầu, các lệnh sẽ ngay lập tức được đưa ra cho “các cơ quan điều hành”, chẳng hạn như động cơ vi mô chạy bằng khí nén hoặc nhiên liệu lỏng. Thông thường, những động cơ như vậy hoạt động ở chế độ xung: một cú nhấn ngắn để bắt đầu rẽ, sau đó chuyển sang chế độ mới cùng một lúc. hướng ngược lại, để không “vượt quá” vị trí mong muốn. Về mặt lý thuyết, chỉ cần có 8-12 động cơ như vậy là đủ (hai cặp cho mỗi trục quay), nhưng để đảm bảo độ tin cậy, chúng được lắp đặt nhiều hơn. Bạn cần duy trì hướng của thiết bị càng chính xác thì bạn càng phải bật động cơ thường xuyên, điều này làm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu.
Một khả năng khác để kiểm soát thái độ được cung cấp bởi con quay hồi chuyển công suất - con quay hồi chuyển. Công việc của họ dựa trên định luật bảo toàn động lượng góc. Nếu dưới tác dụng yếu tố bên ngoài trạm bắt đầu rẽ theo một hướng nhất định, chỉ cần “xoắn” bánh đà của con quay hồi chuyển theo cùng một hướng là đủ, nó sẽ “tiếp quản chuyển động quay” và chuyển động quay không mong muốn của trạm sẽ dừng lại.
Với sự trợ giúp của con quay hồi chuyển, bạn không chỉ có thể ổn định vệ tinh mà còn có thể thay đổi hướng của nó và đôi khi còn chính xác hơn cả việc sử dụng động cơ tên lửa. Nhưng để gyrodyne hoạt động hiệu quả, chúng phải có mô men quán tính lớn, đòi hỏi khối lượng và kích thước đáng kể. Đối với các vệ tinh lớn, lực con quay hồi chuyển có thể rất lớn. Ví dụ, ba con quay hồi chuyển công suất của trạm Skylab của Mỹ mỗi chiếc nặng 110 kg và quay khoảng 9000 vòng/phút. Tại Quốc tế trạm không gian(ISS) gyrodynes là những thiết bị có kích thước bằng một chiếc máy giặt lớn, mỗi chiếc nặng khoảng 300 kg. Bất chấp mức độ nghiêm trọng của chúng, việc sử dụng chúng vẫn mang lại lợi nhuận cao hơn so với việc liên tục cung cấp nhiên liệu cho trạm.
Tuy nhiên, một con quay hồi chuyển lớn không thể tăng tốc nhanh hơn vài trăm hoặc nhiều nhất là hàng nghìn vòng quay mỗi phút. Nếu các nhiễu động bên ngoài liên tục làm quay thiết bị theo cùng một hướng, thì theo thời gian, bánh đà sẽ đạt tốc độ tối đa và phải “dỡ tải” bằng cách bật động cơ định hướng.
Để ổn định bộ máy, ba gyrodyne với nhau trục vuông góc. Nhưng thường có nhiều con quay hơn: giống như bất kỳ sản phẩm nào có bộ phận chuyển động, con quay hồi chuyển có thể bị gãy. Sau đó, chúng phải được sửa chữa hoặc thay thế. Năm 2004, để sửa chữa các con quay hồi chuyển nằm “trên tàu” ISS, phi hành đoàn của nó đã phải thực hiện nhiều chuyến đi tới không gian mở. Các phi hành gia của NASA đã thay thế các con quay hồi chuyển đã hết hạn sử dụng và hỏng hóc khi họ đến thăm kính thiên văn Hubble trên quỹ đạo. Hoạt động tiếp theo như vậy được lên kế hoạch vào cuối năm 2008. Không có cô ấy kính viễn vọng không gian, rất có thể, sẽ thất bại vào năm tới.
Bữa ăn trên chuyến bay
Để vận hành các thiết bị điện tử mà bất kỳ vệ tinh nào cũng được trang bị đầy đủ, cần phải có năng lượng. Theo quy định, mạng điện trên tàu được sử dụng D.C.điện áp 27-30 V. Mạng cáp rộng rãi được sử dụng để phân phối điện. Việc thu nhỏ thiết bị điện tử giúp giảm tiết diện của dây, vì thiết bị hiện đại không yêu cầu dòng điện lớn, nhưng không thể giảm đáng kể chiều dài của chúng - điều này chủ yếu phụ thuộc vào kích thước của thiết bị. Đối với các vệ tinh nhỏ, con số này là hàng chục và hàng trăm mét, còn đối với tàu vũ trụ và các trạm quỹ đạo - hàng chục và hàng trăm km!
Trên các thiết bị có tuổi thọ không quá vài tuần, pin hóa học dùng một lần được sử dụng làm nguồn điện. Các vệ tinh viễn thông hoặc trạm liên hành tinh có tuổi thọ cao thường được trang bị các tấm pin mặt trời. Mỗi mét vuông trên quỹ đạo Trái đất nhận được bức xạ từ Mặt trời với tổng công suất 1,3 kW. Đây được gọi là hằng số mặt trời. Pin mặt trời hiện đại chuyển đổi 15-20% năng lượng này thành điện năng. Các tấm pin mặt trời lần đầu tiên được sử dụng trên vệ tinh Avangard-1 của Mỹ, được phóng vào tháng 2 năm 1958. Họ cho phép đứa trẻ nhỏ bé này sống và làm việc hiệu quả cho đến giữa những năm 1960, trong khi Sputnik 1 của Liên Xô, vốn chỉ có một cục pin trên tàu, đã chết trong vòng vài tuần.
Điều quan trọng cần lưu ý là các tấm pin mặt trời thường chỉ hoạt động cùng với pin đệm, được sạc lại ở phía nắng của quỹ đạo và giải phóng năng lượng trong bóng râm. Những loại pin này cũng rất quan trọng trong trường hợp mất định hướng về phía Mặt trời. Nhưng chúng nặng nên thường cần phải giảm trọng lượng của thiết bị vì chúng. Đôi khi điều này dẫn đến rắc rối nghiêm trọng. Ví dụ, vào năm 1985, trong chuyến bay không người lái của trạm Salyut-7, các tấm pin mặt trời của nó đã ngừng sạc pin do hỏng hóc. Rất nhanh chóng, các hệ thống trên tàu đã vắt hết nước và trạm tắt. Một “Liên minh” đặc biệt đã có thể cứu cô ấy, gửi đến khu phức hợp im lặng và không đáp lại mệnh lệnh từ Trái đất. Sau khi cập bến trạm, các phi hành gia Vladimir Dzhanibekov và Viktor Savinykh đã báo cáo với Trái đất: “Trời lạnh, bạn không thể làm việc nếu không đeo găng tay. Sương giá trên bề mặt kim loại. Nó có mùi như không khí cũ kỹ. Không có gì hoạt động ở nhà ga. Quả thực là sự im lặng của vũ trụ..." Những hành động khéo léo của phi hành đoàn đã có thể thổi sức sống vào " nhà băng" Nhưng trong tình huống tương tự, không thể cứu được một trong hai vệ tinh liên lạc trong lần phóng cặp Yamalov-100 đầu tiên vào năm 1999.
Ở các khu vực bên ngoài của Hệ Mặt trời, ngoài quỹ đạo của Sao Hỏa, các tấm pin mặt trời không hoạt động hiệu quả. Nguồn điện cho các tàu thăm dò liên hành tinh được cung cấp bởi máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTG). Thông thường, đây là những ống trụ kim loại kín, không thể tháo rời, từ đó xuất hiện một cặp dây điện. Một thanh làm bằng chất phóng xạ và do đó nóng được đặt dọc theo trục của hình trụ. Cặp nhiệt điện nhô ra khỏi nó, giống như từ một chiếc lược chải massage. Các mối nối “nóng” của chúng được nối với thanh trung tâm, và các mối nối “lạnh” của chúng được nối với thân máy, làm mát qua bề mặt của nó. Chênh lệch nhiệt độ sinh con dòng điện. Nhiệt lượng không sử dụng hết có thể được “thu hồi” để làm nóng thiết bị. Đặc biệt, điều này đã được thực hiện trên Lunokhods của Liên Xô và trên đài Mỹ Người tiên phong và người du hành.
Nguồn năng lượng được sử dụng trong RTG là đồng vị phóng xạ, cả hai đều tồn tại trong thời gian ngắn với chu kỳ bán rã từ vài tháng đến một năm (polonium-219, xeri-144, curium-242) và tồn tại lâu dài, kéo dài hàng thập kỷ (plutonium-238, promethium-147, coban- 60, stronti-90 ). Ví dụ, máy phát điện của tàu thăm dò New Horizons đã được đề cập ở trên được “tích điện” 11 kg plutonium-238 dioxide và cho công suất đầu ra là 200-240 W. Thân RTG được chế tạo rất bền - trong trường hợp xảy ra tai nạn, nó phải chịu được vụ nổ của phương tiện phóng và bay vào bầu khí quyển Trái đất; Ngoài ra, nó còn đóng vai trò như một màn chắn để bảo vệ các thiết bị trên tàu khỏi bức xạ phóng xạ.
Nói chung, RTG là một thứ đơn giản và cực kỳ đáng tin cậy; đơn giản là không có gì có thể phá vỡ được nó. Hai nhược điểm đáng kể của nó là: chi phí cao khủng khiếp, vì các chất phân hạch cần thiết không có trong tự nhiên mà được sản xuất qua nhiều năm trong các lò phản ứng hạt nhân và công suất đầu ra tương đối thấp trên một đơn vị khối lượng. Nếu cùng với hoạt động lâu dài, cần nhiều năng lượng hơn thì tất cả những gì còn lại là sử dụng lò phản ứng hạt nhân. Ví dụ, họ đứng trên các vệ tinh radar tình báo hải quân US-A được phát triển bởi OKB V.N. Chelomeya. Nhưng trong mọi trường hợp, việc sử dụng chất phóng xạ đòi hỏi những biện pháp an toàn nghiêm ngặt nhất, đặc biệt trong trường hợp khẩn cấp trong quá trình phóng lên quỹ đạo.
Tránh sốc nhiệt
Hầu như toàn bộ năng lượng tiêu thụ trên tàu cuối cùng đều chuyển thành nhiệt. Thêm vào đó là sự sưởi ấm bằng bức xạ mặt trời. Trên các vệ tinh nhỏ, để tránh quá nhiệt, họ sử dụng màn nhiệt phản chiếu ánh sáng mặt trời, cũng như vật liệu cách nhiệt chân không màn hình - túi nhiều lớp làm từ các lớp sợi thủy tinh rất mỏng và màng polyme xen kẽ phủ nhôm, bạc hoặc thậm chí là vàng. Ở bên ngoài, “lớp bánh” này được đặt một lớp nắp kín, từ đó không khí được bơm ra ngoài. Để làm cho hệ thống sưởi bằng năng lượng mặt trời đồng đều hơn, vệ tinh có thể được quay chậm. Nhưng những phương pháp thụ động như vậy chỉ đủ trong trường hợp trong những trường hợp hiếm hoi, khi nguồn điện của thiết bị trên tàu yếu.
Trên các tàu vũ trụ lớn ít nhiều, để tránh tình trạng quá nóng, cần phải tích cực loại bỏ lượng nhiệt dư thừa. Trong điều kiện không gian, chỉ có hai cách để thực hiện điều này: bằng cách làm bay hơi chất lỏng và bức xạ nhiệt từ bề mặt thiết bị. Thiết bị bay hơi hiếm khi được sử dụng, vì đối với chúng, bạn cần mang theo nguồn cung cấp “chất làm lạnh” bên mình. Thường xuyên hơn, bộ tản nhiệt được sử dụng để giúp “tỏa” nhiệt vào không gian.
Sự truyền nhiệt bằng bức xạ tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt và theo định luật Stefan-Boltzmann, tỷ lệ với lũy thừa bốn của nhiệt độ. Thiết bị càng lớn và phức tạp thì càng khó làm mát. Thực tế là sự giải phóng năng lượng tăng tỷ lệ thuận với khối lượng của nó, tức là lập phương có kích thước của nó và diện tích bề mặt chỉ tỷ lệ với bình phương. Giả sử rằng từ loạt phim này đến loạt phim khác, vệ tinh đã tăng lên 10 lần - những vệ tinh đầu tiên có kích thước bằng hộp TV, những vệ tinh tiếp theo có kích thước bằng một chiếc xe buýt. Đồng thời, khối lượng và năng lượng tăng gấp 1000 lần, nhưng diện tích bề mặt chỉ tăng 100. Điều này có nghĩa là lượng bức xạ thoát ra trên một đơn vị diện tích sẽ nhiều hơn 10 lần. Để đảm bảo điều này, nhiệt độ tuyệt đối bề mặt của vệ tinh (tính bằng Kelvin) sẽ cao hơn 1,8 lần (4√-10). Ví dụ: thay vì 293 K (20 °C) - 527 K (254 °C). Rõ ràng là thiết bị không thể được làm nóng theo cách này. Đó là lý do tại sao vệ tinh hiện đại, sau khi đi vào quỹ đạo, chúng không chỉ có các tấm pin mặt trời và ăng-ten có thể mở rộng mà còn có các bộ tản nhiệt, theo quy luật, nhô ra vuông góc với bề mặt của thiết bị, hướng về phía Mặt trời.
Nhưng bản thân bộ tản nhiệt chỉ là một bộ phận của hệ thống kiểm soát nhiệt. Suy cho cùng, nhiệt lượng tỏa ra vẫn cần được cung cấp cho nó. Hệ thống làm mát bằng chất lỏng và khí hoạt động thuộc loại kín là phổ biến nhất. Chất làm mát chảy xung quanh bộ phận sưởi ấm của thiết bị, sau đó đi vào bộ tản nhiệt ở bề mặt bên ngoài của thiết bị, tỏa nhiệt và quay trở lại nguồn (hệ thống làm mát trên ô tô hoạt động theo cách tương tự). Do đó, hệ thống kiểm soát nhiệt bao gồm nhiều bộ trao đổi nhiệt bên trong, ống dẫn khí và quạt (trong các thiết bị có vỏ kín), cầu nhiệt và bảng nhiệt (trong kiến trúc không kín).
Trên tàu vũ trụ có người lái, đặc biệt phải giải phóng rất nhiều nhiệt và nhiệt độ phải được duy trì trong phạm vi rất hẹp - từ 15 đến 35 ° C. Nếu bộ tản nhiệt bị hỏng, mức tiêu thụ điện năng trên tàu sẽ phải giảm đáng kể. Ngoài ra, tại một nhà máy dài hạn, tất cả các bộ phận quan trọng của thiết bị đều phải có khả năng bảo trì được. Điều này có nghĩa là có thể tắt từng bộ phận và đường ống riêng lẻ, xả và thay thế chất làm mát. Độ phức tạp của hệ thống điều khiển nhiệt tăng lên đáng kể do có nhiều mô-đun tương tác không đồng nhất. Hiện tại, mỗi module của ISS đều hoạt động hệ thống riêngđiều chỉnh nhiệt và bộ tản nhiệt lớn của trạm được lắp đặt vuông góc trên trang trại chính tấm pin mặt trời, được sử dụng để làm việc “dưới tải nặng” trong thí nghiệm khoa học với mức tiêu thụ năng lượng cao.
Hỗ trợ và bảo vệ
Khi nói về vô số hệ thống tàu vũ trụ, người ta thường quên mất cơ thể chứa đựng chúng. Vỏ cũng chịu tải khi thiết bị được phóng lên, giữ không khí, bảo vệ khỏi các hạt thiên thạch và bức xạ vũ trụ.
Tất cả các thiết kế nhà ở được chia thành hai nhóm lớn - kín và không kín. Những vệ tinh đầu tiên được chế tạo kín để cung cấp cho thiết bị những điều kiện hoạt động gần giống với điều kiện trên Trái đất. Cơ thể của chúng thường có dạng vật thể quay: hình trụ, hình nón, hình cầu hoặc kết hợp các dạng này. Hình thức này được giữ lại trên các phương tiện có người lái ngày nay.
Với sự ra đời của các thiết bị chống chân không, các cấu trúc không kín bắt đầu được sử dụng, làm giảm đáng kể trọng lượng của thiết bị và cho phép cấu hình thiết bị linh hoạt hơn. Cơ sở của cấu trúc là khung không gian hoặc giàn, thường được làm bằng vật liệu composite. Nó được bao phủ bởi “tấm tổ ong” - cấu trúc phẳng ba lớp được làm từ hai lớp lõi tổ ong bằng sợi carbon và nhôm. Những tấm như vậy có độ cứng rất cao mặc dù trọng lượng thấp. Các bộ phận của hệ thống và thiết bị đo của thiết bị được gắn vào khung và các tấm.
Để giảm giá thành tàu vũ trụ, chúng ngày càng được chế tạo trên cơ sở các nền tảng thống nhất. Theo quy định, chúng là một mô-đun dịch vụ tích hợp hệ thống điều khiển và cung cấp điện cũng như hệ thống động cơ đẩy. Khoang thiết bị mục tiêu được gắn trên một bệ như vậy - và thiết bị đã sẵn sàng. Các vệ tinh viễn thông của Mỹ và Tây Âu chỉ được xây dựng trên một vài nền tảng như vậy. Các tàu thăm dò liên hành tinh đầy hứa hẹn của Nga - Phobos-Grunt, Luna-Glob - đang được tạo ra trên cơ sở nền tảng Navigator, được phát triển tại NPO mang tên. SA Lavochkina.
Ngay cả một thiết bị được lắp ráp trên nền tảng không kín cũng hiếm khi trông có vẻ “rò rỉ”. Các khoảng trống được che phủ bằng lớp bảo vệ chống thiên thạch và chống bức xạ nhiều lớp. Trong quá trình va chạm, lớp đầu tiên làm bay hơi các hạt sao băng và các lớp tiếp theo sẽ phân tán dòng khí. Tất nhiên, những màn chắn như vậy không có khả năng bảo vệ khỏi các thiên thạch quý hiếm có đường kính 1 cm, nhưng chống lại vô số hạt cát có đường kính lên tới 1 milimet, chẳng hạn như dấu vết của chúng có thể nhìn thấy được trên cửa sổ của ISS, khả năng bảo vệ là khá hiệu quả.
Lớp lót bảo vệ dựa trên polyme bảo vệ khỏi bức xạ vũ trụ - bức xạ cứng và dòng hạt tích điện. Tuy nhiên, thiết bị điện tử được bảo vệ khỏi bức xạ theo những cách khác. Phổ biến nhất là việc sử dụng các vi mạch chống bức xạ trên nền sapphire. Tuy nhiên, mức độ tích hợp của các vi mạch bền bỉ thấp hơn nhiều so với các bộ xử lý và bộ nhớ thông thường. máy tính để bàn. Theo đó, các thông số của thiết bị điện tử như vậy không cao lắm. Ví dụ: bộ xử lý Mongoose V điều khiển chuyến bay của tàu thăm dò New Horizons có tần số xung nhịp chỉ 12 MHz, trong khi máy tính để bàn tại nhà từ lâu đã hoạt động ở tốc độ gigahertz.
Khoảng cách gần trên quỹ đạo
Những tên lửa mạnh nhất có khả năng phóng khoảng 100 tấn hàng hóa lên quỹ đạo. Các cấu trúc không gian lớn hơn và linh hoạt hơn được tạo ra bằng cách kết hợp các mô-đun phóng độc lập, điều đó có nghĩa là cần phải giải quyết vấn đề phức tạp về việc “neo đậu” tàu vũ trụ. Việc tiếp cận xa, để không lãng phí thời gian, được thực hiện ở tốc độ cao nhất có thể. Đối với người Mỹ, điều đó hoàn toàn nằm ở lương tâm của “đất”. Trong các chương trình trong nước, “mặt đất” và con tàu, được trang bị tổ hợp kỹ thuật vô tuyến và phương tiện quang học để đo các thông số quỹ đạo, vị trí tương đối và chuyển động của tàu vũ trụ, đều chịu trách nhiệm về điểm hẹn. Điều thú vị là các nhà phát triển Liên Xô đã mượn một phần thiết bị của hệ thống điểm hẹn... từ đầu radar dẫn đường của tên lửa dẫn đường không đối không và đất đối không.
Ở khoảng cách 1 km, giai đoạn hướng dẫn lắp ghép bắt đầu và từ 200 mét bắt đầu đoạn neo đậu. Để tăng độ tin cậy, người ta sử dụng kết hợp các phương pháp tiếp cận tự động và thủ công. Việc lắp ghép diễn ra ở tốc độ khoảng 30 cm/s: nhanh hơn sẽ nguy hiểm, ít hơn cũng không thể - các khóa của cơ cấu lắp ghép có thể không hoạt động. Khi cập bến Soyuz, các phi hành gia trên ISS không cảm thấy sốc - nó được hấp thụ bởi toàn bộ cấu trúc khá linh hoạt của khu phức hợp. Bạn chỉ có thể nhận thấy nó bằng cách rung hình ảnh trong máy quay video. Nhưng khi các mô-đun nặng của trạm vũ trụ tiếp cận nhau, ngay cả chuyển động chậm như vậy cũng có thể gây nguy hiểm. Do đó, các vật thể tiếp cận nhau ở tốc độ tối thiểu—gần như bằng 0—và sau đó, sau khi ghép nối với các bộ phận lắp ghép, khớp sẽ được ép bằng cách bật các động cơ vi mô.
Theo thiết kế, các bộ phận lắp ghép được chia thành chủ động (“cha”), thụ động (“mẹ”) và lưỡng tính (“không có giới tính”). Các bộ phận lắp ghép hoạt động được lắp đặt trên các thiết bị di chuyển khi tiếp cận đối tượng lắp ghép và được thực hiện theo sơ đồ “chốt”. Các nút thụ động được làm theo mẫu “hình nón”, ở giữa có một lỗ phản hồi của “chốt”. “Chốt” đi vào lỗ của nút thụ động, đảm bảo độ chặt của các vật nối. Các bộ phận lắp ghép ái nam ái nữ, như tên cho thấy, đều tốt như nhau cho cả bộ máy thụ động và chủ động. Chúng lần đầu tiên được sử dụng trên tàu vũ trụ Soyuz-19 và Apollo trong thời kỳ lịch sử chuyến bay chung vào năm 1975.
Chẩn đoán từ xa
Theo quy định, mục đích của chuyến bay vào vũ trụ là nhận hoặc chuyển tiếp thông tin - khoa học, thương mại, quân sự. Tuy nhiên, các nhà phát triển tàu vũ trụ quan tâm nhiều hơn đến những thông tin hoàn toàn khác: tất cả các hệ thống hoạt động tốt như thế nào, liệu các thông số của chúng có nằm trong giới hạn quy định hay không và liệu có xảy ra lỗi hay không. Thông tin này được gọi là đo từ xa, hoặc đơn giản là đo từ xa. Những người điều khiển chuyến bay cần biết tình trạng của thiết bị đắt tiền và là tài liệu vô giá đối với các nhà thiết kế đang cải tiến công nghệ vũ trụ. Hàng trăm cảm biến đo nhiệt độ, áp suất, tải trọng trên các cấu trúc hỗ trợ của tàu vũ trụ, sự dao động điện áp trong mạng điện, tình trạng pin, lượng nhiên liệu dự trữ và nhiều hơn thế nữa. Thêm vào đó là dữ liệu từ gia tốc kế và con quay hồi chuyển, con quay hồi chuyển và tất nhiên là nhiều chỉ số về hiệu suất của thiết bị mục tiêu - từ dụng cụ khoa họcđến hệ thống hỗ trợ sự sống trong các chuyến bay có người lái.
Thông tin nhận được từ các cảm biến đo từ xa có thể được truyền về Trái đất qua các kênh vô tuyến theo thời gian thực hoặc tích lũy - trong các gói có tần số nhất định. Tuy nhiên thiết bị hiện đại phức tạp đến mức ngay cả thông tin đo từ xa rất rộng cũng thường không cho phép chúng ta hiểu chuyện gì đã xảy ra với tàu thăm dò. Ví dụ, đây là trường hợp vệ tinh liên lạc đầu tiên của Kazakhstan, KazSat, được phóng vào năm 2006. Sau hai năm hoạt động, nó không thành công và mặc dù đội ngũ quản lý và nhà phát triển biết hệ thống nào không hoạt động bình thường nhưng họ vẫn đang cố gắng xác định. lý do chính xác trục trặc và khôi phục chức năng của thiết bị vẫn không thành công.
Một vị trí đặc biệt trong đo từ xa bị chiếm giữ bởi thông tin về hoạt động của các máy tính trên máy bay. Chúng được thiết kế để có thể kiểm soát hoàn toàn hoạt động của các chương trình từ Trái đất. Có nhiều trường hợp đã biết khi trong chuyến bay, các lỗi nghiêm trọng đã được sửa trong các chương trình máy tính trên máy bay bằng cách lập trình lại nó thông qua các kênh liên lạc trong không gian sâu. Việc sửa đổi các chương trình cũng có thể được yêu cầu để “khắc phục” các sự cố và hỏng hóc trong thiết bị. Mới trong nhiệm vụ dài phần mềm có thể mở rộng đáng kể khả năng của thiết bị, như đã được thực hiện vào mùa hè năm 2007, khi bản cập nhật tăng đáng kể “trí thông minh” của xe thám hiểm Spirit và Opportunity.
Tất nhiên, các hệ thống được xem xét không bao gồm hết danh sách “thiết bị vũ trụ”. Nằm ngoài phạm vi của bài viết là bộ hệ thống hỗ trợ sự sống phức tạp nhất và vô số “thứ nhỏ nhặt”, chẳng hạn như các công cụ để làm việc trong môi trường không trọng lực, v.v. Nhưng trong không gian không có chuyện vặt vãnh, và trong một chuyến bay thực sự thì không thể bỏ sót điều gì.