Một tàu vũ trụ được sử dụng cho các chuyến bay trong quỹ đạo Trái đất thấp, kể cả dưới sự điều khiển của con người.
Tất cả các tàu vũ trụ có thể được chia thành hai loại: có người lái và phóng ở chế độ điều khiển từ bề mặt Trái đất.
Vào đầu những năm 20. Thế kỷ XX K. E. Tsiolkovsky trong một lần nữa dự đoán tương lai của cuộc thám hiểm không gian bên ngoài của trái đất. Trong tác phẩm “Tàu vũ trụ” của ông có đề cập đến cái gọi là những con tàu trên trời, mục đích chính của nó là thực hiện các chuyến bay của con người vào vũ trụ.
Tàu vũ trụ đầu tiên của dòng Vostok được tạo ra dưới sự lãnh đạo chặt chẽ của nhà thiết kế chung của OKB-1 (nay là tập đoàn tên lửa và vũ trụ Energia) S.P. Korolev. Tàu vũ trụ có người lái đầu tiên "Vostok" đã có thể đưa một người ra ngoài vũ trụ vào ngày 12 tháng 4 năm 1961. Nhà du hành vũ trụ này là Yu A. Gagarin.
Mục tiêu chính đặt ra trong thí nghiệm là:
1) nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện chuyến bay quỹ đạo mỗi người, bao gồm cả thành tích của anh ta;
2) thử nghiệm các nguyên tắc thiết kế tàu vũ trụ;
3) thử nghiệm kết cấu và hệ thống trong điều kiện thực tế.
Tổng khối lượng của tàu là 4,7 tấn, đường kính - 2,4 m, chiều dài - 4,4 m. Trong số các hệ thống trên tàu được trang bị, có thể phân biệt những hệ thống sau: hệ thống điều khiển (chế độ tự động và thủ công); hệ thống định hướng tự động về Mặt trời và định hướng thủ công về Trái đất; hệ thống hỗ trợ sự sống; hệ thống kiểm soát nhiệt; hệ thống hạ cánh.
Sau đó, những phát triển thu được trong quá trình thực hiện chương trình tàu vũ trụ Vostok đã giúp tạo ra những chương trình tiên tiến hơn nhiều. Ngày nay, “đội quân” tàu vũ trụ được thể hiện rất rõ ràng bằng tàu vũ trụ vận tải có thể tái sử dụng “Shuttle” của Mỹ, hay Tàu con thoi.
Không thể không kể đến sự phát triển của Liên Xô hiện chưa được sử dụng nhưng có thể cạnh tranh gay gắt với tàu Mỹ.
"Buran" là tên chương trình của Liên Xô nhằm tạo ra một hệ thống không gian có thể tái sử dụng. Công việc thực hiện chương trình Buran bắt đầu liên quan đến nhu cầu tạo ra một hệ thống không gian có thể tái sử dụng như một phương tiện ngăn chặn kẻ thù tiềm tàng liên quan đến việc bắt đầu dự án Mỹ vào tháng 1 năm 1971
Để thực hiện dự án, NPO Molniya đã được thành lập. TRONG càng sớm càng tốt vào năm 1984, với sự hỗ trợ của hơn một nghìn doanh nghiệp từ khắp Liên Xô, bản sao quy mô đầy đủ đầu tiên đã được tạo ra với nội dung sau đặc tính kỹ thuật: chiều dài hơn 36 m với sải cánh 24 m; trọng lượng phóng - hơn 100 tấn với trọng lượng tải trọng lên tới
30 t.
"Buran" có một cabin kín ở khoang mũi tàu, có thể chứa khoảng mười người và hầu hết thiết bị hỗ trợ bay trên quỹ đạo, hạ cánh và hạ cánh. Con tàu được trang bị hai nhóm động cơ ở cuối phần đuôi và phía trước thân tàu để điều động; lần đầu tiên một hệ thống động cơ đẩy kết hợp được sử dụng, bao gồm các thùng nhiên liệu cho chất oxy hóa và nhiên liệu, tăng cường điều nhiệt, lượng chất lỏng nạp vào trong môi trường không trọng lực, thiết bị hệ thống điều khiển, v.v.
Chuyến bay đầu tiên và duy nhất của tàu vũ trụ Buran được thực hiện vào ngày 15/11/1988 ở chế độ không người lái, hoàn toàn tự động (để tham khảo: Tàu con thoi vẫn chỉ hạ cánh bằng điều khiển bằng tay). Thật không may, chuyến bay của con tàu lại trùng hợp với thời điểm khó khăn bắt đầu trong nước và liên quan đến sự kết thúc của " chiến tranh lạnh"và do thiếu vốn nên chương trình Buran đã bị đóng cửa.
Chuỗi tàu con thoi của Mỹ bắt đầu vào năm 1972, mặc dù trước đó nó là một dự án về phương tiện hai tầng có thể tái sử dụng, mỗi tầng tương tự như một chiếc máy bay phản lực.
Giai đoạn đầu tiên đóng vai trò là máy gia tốc, sau khi đi vào quỹ đạo sẽ hoàn thành một phần nhiệm vụ và quay trở lại Trái đất cùng phi hành đoàn, còn giai đoạn thứ hai là tàu quỹ đạo và sau khi hoàn thành chương trình, cũng quay trở lại bãi phóng. Đó là thời điểm diễn ra một cuộc chạy đua vũ trang và việc tạo ra loại tàu này được coi là mắt xích chính trong cuộc chạy đua này.
Để phóng tàu, người Mỹ sử dụng máy gia tốc và động cơ riêng một con tàu có nhiên liệu được lưu trữ trong thùng nhiên liệu bên ngoài Tên lửa đẩy đã sử dụng không được tái sử dụng sau khi hạ cánh, với số lần phóng có hạn. Về mặt cấu trúc, tàu thuộc dòng Shuttle bao gồm một số bộ phận chính: máy bay vũ trụ Orbiter, tên lửa đẩy có thể tái sử dụng và thùng nhiên liệu (dùng một lần).
Chuyến bay đầu tiên của tàu vũ trụ do số lượng lớn những khiếm khuyết và thay đổi thiết kế chỉ diễn ra vào năm 1981. Trong khoảng thời gian từ tháng 4 năm 1981 đến tháng 7 năm 1982, một loạt các cuộc thử nghiệm bay trên quỹ đạo của tàu vũ trụ Columbia đã được thực hiện ở tất cả các chế độ bay. Thật không may, hàng loạt chuyến bay của loạt tàu Shuttle không phải là không có bi kịch.
Năm 1986, trong lần phóng tàu vũ trụ Challenger lần thứ 25, một thùng nhiên liệu đã phát nổ do thiết kế của phương tiện không hoàn hảo, khiến cả 7 thành viên phi hành đoàn đều thiệt mạng. Chỉ đến năm 1988, sau một số thay đổi trong chương trình bay, tàu vũ trụ Discovery mới được phóng. Tàu Challenger được thay thế bằng tàu mới Endeavour, hoạt động từ năm 1992.
Thật thú vị để xem làm thế nào những người khác nhau giải quyết cùng một vấn đề. Mọi người đều có kinh nghiệm riêng, điều kiện ban đầu riêng, nhưng khi mục tiêu và yêu cầu giống nhau, các giải pháp cho vấn đề này có chức năng tương tự nhau, mặc dù chúng có thể khác nhau trong cách triển khai cụ thể. Vào cuối những năm 50, cả Liên Xô và Mỹ đều bắt đầu phát triển tàu vũ trụ có người lái cho những bước đầu tiên vào vũ trụ. Các yêu cầu tương tự nhau - phi hành đoàn là một người, thời gian ở trong không gian lên tới vài ngày. Nhưng hóa ra các thiết bị lại khác nhau và đối với tôi, việc so sánh chúng sẽ rất thú vị.
Giới thiệu
Cả Liên Xô và Mỹ đều không biết điều gì đang chờ đợi con người trong không gian. Đúng, trong các chuyến bay bằng máy bay, bạn có thể tái tạo trạng thái không trọng lượng, nhưng nó chỉ kéo dài ~30 giây. Điều gì sẽ xảy ra với một người khi không trọng lượng kéo dài? Các bác sĩ khiến chúng tôi sợ hãi vì không thể thở, uống, nhìn (được cho là mắt sẽ mất hình dạng do hoạt động không đúng cách) cơ mắt), để suy nghĩ (họ sợ phát điên hoặc mất ý thức). Kiến thức về các hạt vũ trụ năng lượng cao dẫn đến những suy nghĩ về chấn thương phóng xạ(và thậm chí sau các chuyến bay, những phiên bản khủng khiếp về bệnh phóng xạ của các phi hành gia thường xuyên xuất hiện trên báo chí). Vì vậy, những con tàu đầu tiên được thiết kế để ít thời gianđang ở trong không gian. Thời lượng của các chuyến bay đầu tiên được tính bằng phút, các chuyến bay tiếp theo - tính bằng giờ hoặc quỹ đạo quanh Trái đất (một quỹ đạo - khoảng 90 phút).Phương tiện khai thác
Yếu tố chính ảnh hưởng đến thiết kế của con tàu là khả năng chuyên chở của phương tiện phóng. Cả R-7 hai tầng và Atlas đều có thể phóng khoảng 1.300 kg vào quỹ đạo thấp của Trái đất. Nhưng đối với "số bảy", họ đã thành công trong việc tạo ra giai đoạn thứ ba, khối "E", trong vụ phóng lên mặt trăng năm 1959, nâng khả năng tải trọng của tên lửa ba tầng lên 4,5 tấn. Nhưng Hoa Kỳ vẫn chưa thể xây dựng được Atlas hai giai đoạn cơ bản, và về mặt lý thuyết thì Atlas đầu tiên tùy chọn có thể Atlas-Agena không bay cho đến đầu năm 1960. Kết quả là một giai thoại - Vostoks của Liên Xô nặng 4,5 tấn và khối lượng của Sao Thủy tương đương với khối lượng của Sputnik 3 - 1300 kg.Các yếu tố cấu trúc bên ngoài
Đầu tiên chúng ta hãy nhìn vào bên ngoài của con tàu:
"Phía đông"
"Thủy ngân"
Hình dạng vỏ
“Vostok” tại địa điểm phóng nằm dưới tấm chắn có thể vứt bỏ được. Do đó, các nhà thiết kế không quan tâm đến hình dạng khí động học của con tàu và cũng có thể đặt ăng-ten, trụ, rèm điều khiển nhiệt và các bộ phận dễ vỡ khác trên bề mặt thiết bị một cách an toàn. Và đặc điểm thiết kế của khối “E” đã quyết định nên “đuôi” hình nón đặc trưng của con tàu.
Mercury không đủ khả năng để kéo một tấm chắn nặng vào quỹ đạo. Vì vậy, con tàu có hình nón khí động học, và chỉ thế thôi yếu tố nhạy cảm loại kính tiềm vọng có thể thu vào được.
Bảo vệ nhiệt
Khi tạo ra Vostok, các nhà thiết kế đã tiến hành từ các giải pháp mang lại độ tin cậy tối đa. Vì vậy, hình dạng của xe lao xuống được chọn là hình quả bóng. Sự phân bố trọng lượng không đồng đều đảm bảo hiệu ứng "biến mất khi đứng lên", khi mô-đun hạ xuống độc lập, không có bất kỳ bộ điều khiển nào, được lắp đặt vào đúng vị trí. Và khả năng bảo vệ nhiệt đã được áp dụng cho toàn bộ bề mặt của chiếc xe đang lao xuống. Khi phanh trước các lớp khí quyển dày đặc, tác động lên bề mặt quả bóng không đồng đều nên lớp bảo vệ nhiệt có độ dày khác nhau.
Bên trái: chảy quanh một quả cầu với tốc độ siêu thanh (trong đường hầm gió), bên phải: mô-đun hạ cánh Vostok-1 cháy không đều.
Hình dạng hình nón của Mercury có nghĩa là chỉ cần bảo vệ nhiệt ở phía dưới. Một mặt, điều này giúp tiết kiệm trọng lượng, mặt khác, việc định hướng sai của con tàu khi đi vào các lớp khí quyển dày đặc đồng nghĩa với việc có khả năng cao nó sẽ bị phá hủy. Trên đầu tàu có một cánh lướt gió khí động học đặc biệt, được cho là có tác dụng quay đuôi tàu Mercury về phía trước.
Bên trái: hình nón ở tốc độ siêu thanh trong hầm gió, bên phải: Lớp bảo vệ nhiệt của Sao Thủy sau khi hạ cánh.
Điều thú vị là vật liệu bảo vệ nhiệt cũng tương tự - trên Vostok có vải amiăng được tẩm nhựa, trên Mercury là sợi thủy tinh và cao su. Trong cả hai trường hợp, vật liệu giống như vải có chất độn bị cháy thành từng lớp và chất độn bay hơi, tạo ra lớp bổ sung bảo vệ nhiệt.
Hệ thống phanh
Động cơ phanh của Vostok không bị trùng lặp. Từ quan điểm an toàn, nó không tốt lắm quyết định tốt. Đúng vậy, Vostoks đã được phóng theo cách mà chúng sẽ giảm tốc độ vào bầu khí quyển một cách tự nhiên trong vòng một tuần, nhưng trước hết, trong chuyến bay của Gagarin, quỹ đạo đã cao hơn quỹ đạo được tính toán, điều này thực sự đã “tắt” hệ thống dự phòng này, và thứ hai, giảm tốc tự nhiên có nghĩa là hạ cánh ở bất kỳ đâu từ 65 độ vĩ độ bắc tới vĩ độ 65 độ Nam. Lý do cho điều này mang tính xây dựng - hai động cơ tên lửa đẩy chất lỏng không vừa với tàu và động cơ nhiên liệu rắn chưa được phát triển vào thời điểm đó. Độ tin cậy của TDU được tăng lên nhờ sự đơn giản tối đa của thiết kế. Có những trường hợp TDU tạo ra xung lực nhỏ hơn mức cần thiết một chút nhưng không bao giờ xảy ra lỗi hoàn toàn.
TDU "Vostok"
Trên chiếc Mercury, đằng sau tấm chắn nhiệt có một khối động cơ tách và phanh. Cả hai loại động cơ đều được lắp đặt ba lần để có độ tin cậy cao hơn. Các động cơ phân tách được bật ngay sau khi tắt động cơ của phương tiện phóng để tàu di chuyển ra khỏi phương tiện phóng đến một khoảng cách an toàn. Động cơ phanh đã được bật để ghi nợ. Để quay trở lại từ quỹ đạo, một động cơ phanh hãm là đủ. Khối động cơ được gắn trên dây đai thép và rơi xuống sau khi phanh gấp.
TDU "Thủy ngân"
Hệ thống hạ cánh
Trên Vostok, phi công ngồi tách biệt với tàu. Ở độ cao 7 km, phi hành gia phóng ra và hạ cánh độc lập bằng dù. Để có độ tin cậy cao hơn, hệ thống dù đã được nhân đôi.
Mercury sử dụng ý tưởng hạ cánh trên mặt nước. Nước làm dịu cú đánh, và hạm đội lớn của Mỹ không gặp khó khăn gì trong việc tìm kiếm chiếc tàu trong đại dương. Để giảm bớt tác động lên mặt nước, một bộ giảm xóc túi khí đặc biệt đã mở ra.
Lịch sử đã chỉ ra rằng hệ thống hạ cánh đã được chứng minh là nguy hiểm nhất trong các dự án. Gagarin suýt đáp xuống sông Volga, Titov đáp xuống cạnh tàu, Popovich suýt ngã xuống đá. Grissom suýt chết đuối cùng con tàu và họ đang tìm kiếm Carpenter hơn một giờ và đã bắt đầu được coi là đã chết. Các tàu tiếp theo không có đệm phóng phi công hay đệm giảm xóc.
Hệ thống cứu hộ khẩn cấp
Hệ thống phóng phi hành gia tiêu chuẩn trên Vostok có thể hoạt động như một hệ thống cứu hộ trên phần ban đầu quỹ đạo. Có một lỗ trên tấm chắn để phi hành gia hạ cánh và phóng khẩn cấp. Chiếc dù có thể không có thời gian để bung ra trong trường hợp xảy ra tai nạn trong những giây đầu tiên của chuyến bay nên một tấm lưới đã được căng ở bên phải bệ phóng, nhằm làm dịu cú rơi.
Lưới bên dưới ở phía trước
TRÊN độ cao con tàu phải tách khỏi tên lửa bằng phương tiện tách tiêu chuẩn.
Mercury có một hệ thống cứu hộ khẩn cấp, được cho là sẽ đưa khoang ra khỏi tên lửa đang sụp đổ từ đầu đến cuối các lớp dày đặc của bầu khí quyển.
Trong trường hợp xảy ra tai nạn ở độ cao lớn, hệ thống phân tách tiêu chuẩn đã được sử dụng.
Ghế phóng được sử dụng làm hệ thống thoát hiểm trên tàu Gemini và trên các chuyến bay thử nghiệm của Tàu con thoi. SAS kiểu Mercury đã được lắp đặt trên Apollos và vẫn được lắp đặt trên Soyuz.
Động lực thúc đẩy thái độ
Nitơ nén được sử dụng làm chất lỏng làm việc để định hướng trên tàu Vostok. Ưu điểm chính của hệ thống là tính đơn giản - khí được chứa trong bóng bay và thoát ra bằng một hệ thống đơn giản.Tàu vũ trụ Mercury đã sử dụng quá trình phân hủy xúc tác của hydrogen peroxide đậm đặc. Từ quan điểm xung lực cụ thể, điều này có lợi hơn khí nén, nhưng trữ lượng chất lỏng làm việc trên Sao Thủy là cực kỳ nhỏ. Bằng cách chủ động điều động, có thể sử dụng hết toàn bộ nguồn cung cấp peroxide trong vòng chưa đầy một lượt. Nhưng nguồn cung cấp của nó phải được để dành cho các hoạt động định hướng khi hạ cánh... Các phi hành gia bí mật cạnh tranh với nhau xem ai sẽ tiêu tốn ít peroxide nhất, và Carpenter, người bị mê hoặc bởi nhiếp ảnh, đã gặp rắc rối nghiêm trọng - anh ta đã lãng phí công việc chất lỏng định hướng và peroxide đã hết trong quá trình hạ cánh. May mắn thay, độ cao ~20 km và không có thảm họa nào xảy ra.
Sau đó, peroxide được sử dụng làm chất lỏng hoạt động tại Soyuz đầu tiên, và sau đó mọi người chuyển sang sử dụng các thành phần có nhiệt độ sôi cao UDMH/AT.
Hệ thống điều nhiệt
Vostoks sử dụng rèm có thể mở ra, tăng diện tích bức xạ của tàu hoặc đóng lại.Trên tàu Mercury có một hệ thống sử dụng sự bay hơi của nước trong chân không. Nó nhỏ gọn hơn và nhẹ hơn, nhưng có nhiều vấn đề hơn, chẳng hạn như trong chuyến bay của Cooper, nó chỉ biết hai trạng thái - “nóng” và “lạnh”.
Các yếu tố cấu trúc bên trong
Sơ đồ bên trong tàu Vostok:
Sơ đồ bên trong tàu Mercury: 
Thanh công cụ
Thanh công cụ thể hiện rõ nhất sự khác biệt trong các phương pháp thiết kế. Vostok được tạo ra bởi các nhà thiết kế tên lửa, vì vậy thanh công cụ của nó có mức điều khiển tối thiểu:
Ảnh
Bảng điều khiển bên trái.
Bảng điều khiển chính.
“Mercury” được tạo ra bởi các nhà thiết kế máy bay trước đây và các phi hành gia đã nỗ lực để đảm bảo rằng buồng lái quen thuộc với họ. Do đó, có nhiều điều khiển hơn:
Ảnh.
Cơ chế.
Đồng thời, sự giống nhau của các nhiệm vụ đã tạo ra các thiết bị giống hệt nhau. Cả Vostok và Mercury đều có quả địa cầu với cơ chế đồng hồ, hiển thị vị trí hiện tại của phương tiện và địa điểm hạ cánh dự kiến. Cả Vostok và Mercury đều có chỉ báo về các giai đoạn bay - trên Mercury là “Quản lý hoạt động bay” ở bảng bên trái, trên Vostok có các chỉ báo “Descent-1”, “Descent-2”, “Descent- 3” và “Prepare to đẩy ra" trên bảng điều khiển trung tâm. Cả hai con tàu đều có hệ thống định hướng thủ công:
"Vzor" trên "Vostok" Nếu có một đường chân trời ở tất cả các phía ở phần ngoại vi và Trái đất ở trung tâm đang chuyển động từ dưới lên trên thì hướng phanh là đúng.
Kính tiềm vọng trên sao Thủy. Các dấu hiệu cho biết hướng phanh chính xác.
Hệ thống hỗ trợ cuộc sống
Trên cả hai con tàu, chuyến bay đều được thực hiện trong bộ đồ du hành vũ trụ. Ở “Vostok” bầu không khí gần giống với trái đất được duy trì - áp suất 1 atm, oxy và nitơ trong không khí. Trên Sao Thủy, để tiết kiệm trọng lượng, bầu không khí hoàn toàn là oxy ở áp suất giảm. Điều này càng làm tăng thêm sự bất tiện - phi hành gia cần hít thở oxy trong tàu khoảng hai giờ trước khi phóng, trong quá trình khai thác, cần phải xả khí ra khỏi khoang, sau đó đóng van thông gió và khi hạ cánh, hãy mở lại; tăng áp suất cùng với áp suất khí quyển.Hệ thống vệ sinh và vệ sinh tiên tiến hơn trên Vostok - bay trong vài ngày có thể đáp ứng được nhu cầu lớn nhỏ. Trên sao Thủy chỉ có bồn tiểu; một chế độ ăn uống đặc biệt đã cứu chúng tôi khỏi những vấn đề lớn về vệ sinh.
Hệ thống điện
Cả hai tàu đều sử dụng năng lượng pin. Vostoks kiên cường hơn; trên Mercurys, chuyến bay hàng ngày của Cooper kết thúc trong tình trạng thất bại một nửa tốt thiết bị.Phần kết luận
Cả hai loại tàu này đều là đỉnh cao công nghệ ở nước họ. Là loại đầu tiên, cả hai loại đều có cả quyết định tốt, và không thành công. Những ý tưởng được đưa vào Sao Thủy tồn tại trong các hệ thống cứu hộ và viên nang hình nón, và những đứa cháu của Vostok vẫn đang bay - Photon và Bion sử dụng cùng một phương tiện hạ cánh hình cầu:
Nhìn chung, Vostoks và Mercurys hóa ra là những con tàu tốt cho phép chúng ta đặt những bước đầu tiên vào không gian và tránh được những tai nạn chết người.
tàu vũ trụ có người lái là một tàu vũ trụ được thiết kế cho chuyến bay của con người và có tất cả các phương tiện cần thiết để vận hành trong quá trình đưa vào quỹ đạo (với sự hỗ trợ của phương tiện phóng), thực hiện các nhiệm vụ trong không gian và đưa phi hành đoàn trở về Trái đất. Các tính năng bắt buộc của tàu vũ trụ có người lái (SC) là sự hiện diện của phi hành đoàn trên tàu và khả năng bay theo chu trình khép kín: Trái đất - không gian - Trái đất.
Nhiệm vụ bay và khu vực sử dụng
Tàu vũ trụ đầu tiên - Vostok của Liên Xô và Mercury của Mỹ - được thiết kế cho những chuyến bay đầu tiên của con người vào vũ trụ và có thiết kế cũng như hệ thống được sử dụng tương đối đơn giản.
Sự phát triển của tàu vũ trụ Voskhod và Gemini cho phép thực hiện một loạt thí nghiệm kỹ thuật, đồng thời việc chế tạo và vận hành tàu vũ trụ Soyuz và Apollo, bao gồm cả chuyến bay chung của chúng, đánh dấu sự khởi đầu của việc sử dụng tàu vũ trụ có người lái trong các chuyến bay vận chuyển đường dài. -các trạm quỹ đạo dài hạn và trong các chuyến bay vào vũ trụ đường dài, trong các hoạt động cứu hộ trong không gian, v.v. Do đó, định hướng thực tế chuyến bay vào vũ trụ, và những vấn đề được giải quyết đã trở thành yếu tố quyết định sự phát triển của tàu vũ trụ có người lái.
Công nghệ vũ trụ là một ngành tương đối trẻ và đang phát triển nhanh chóng, các nhiệm vụ cơ bản của khám phá không gian vẫn còn ở giai đoạn sơ khai. Điều này gây khó khăn cho việc phân loại rõ ràng tàu vũ trụ có người lái, tuy nhiên, một trong những dấu hiệu phân loại có thể coi là hướng sử dụng chính của tàu vũ trụ đã được thiết lập hoặc dự đoán cho tương lai: chuyến bay của các tàu đơn lẻ; các chuyến bay quỹ đạo thử nghiệm; các chuyến bay vận chuyển tàu vũ trụ có người lái; các chuyến bay đường dài của CC; chuyến bay của tàu cứu hộ vũ trụ; chuyến bay của tàu vũ trụ có người lái để sửa chữa hoặc lắp ráp trên quỹ đạo.
Chuyến bay tàu đơn(các chuyến bay tự hành) trên quỹ đạo vệ tinh nhân tạo Trái đất bắt đầu khám phá không gian bên ngoài. Tàu vũ trụ Vostok và Mercury được thiết kế đặc biệt cho những chuyến bay như vậy. Hiện tại, đối với các chuyến bay tự hành, tàu vũ trụ được tạo ra cho các mục đích khác và được sửa đổi để thực hiện một nhiệm vụ bay cụ thể được sử dụng. Do đó, trong chuyến bay của tàu vũ trụ Soyuz-13 đã được sửa đổi (1973), một số nghiên cứu đã được thực hiện, bao gồm cả nghiên cứu vật lý thiên văn và trong chuyến bay của tàu vũ trụ Soyuz-22 (1976), chụp ảnh lãnh thổ Liên Xô trong lợi ích của kinh tế quốc dân.
Chuyến bay quỹ đạo thử nghiệm có mục đích tiến hành các thí nghiệm kỹ thuật. Ví dụ, tàu vũ trụ Voskhod và Gemini đã thử nghiệm phương tiện đưa con người vào không gian vũ trụ (1965), và tàu vũ trụ Gemini-8, cùng với tầng tên lửa, đã thử nghiệm các phương pháp điểm hẹn và lắp ghép (1966). Giá trị lớn có chuyến bay của tàu vũ trụ Soyuz-4 và Soyuz-5 (1969), trong đó chúng được cập bến và hai phi hành gia được chuyển từ tàu này sang tàu khác trong không gian vũ trụ.
Chuyến bay vận chuyển tàu vũ trụ có người lái đến các trạm dài hạn nhằm mục đích đưa phi hành đoàn và phi hành đoàn lên các trạm. nó quay trở lại Trái đất, cũng như vận chuyển một hàng hóa nhỏ. Đó là các chuyến bay của tàu vũ trụ Soyuz đến trạm Salyut và phiên bản vận chuyển của tàu vũ trụ Apollo đến trạm Skylab.
chuyến bay dài Tàu vũ trụ được thực hiện theo chương trình Apollo của Mỹ, trong đó tàu vũ trụ có người lái đầu tiên đáp xuống Mặt trăng (20/7/1969). Liên Xô đã phát triển tàu vũ trụ Zond, lần đầu tiên sau khi quay quanh Mặt trăng, nó đã đi vào bầu khí quyển Trái đất từ ngày thứ hai vận tốc thoátđầu tiên dọc theo quỹ đạo đạn đạo với việc hạ cánh Ấn Độ Dương(“Zond-5”, tháng 9 năm 1968) và sau đó theo quỹ đạo hạ cánh có kiểm soát với việc hạ cánh trên lãnh thổ Liên Xô (“Zond-6”, tháng 11 năm 1968). Cái này tàu thử nghiệm cũng có thể được trang bị như một chiếc có người lái.
Tàu cứu hộ không gianđược thiết kế để giải cứu phi hành đoàn của tàu vũ trụ có người lái và các trạm gặp nạn và thể hiện một hướng sử dụng mới có thể. Mục tiêu của chương trình Soyuz-Apollo bao gồm phát triển và thử nghiệm trên chuyến bay các phương tiện thử nghiệm và điểm hẹn tương thích cần thiết không chỉ cho các chuyến bay chung mà còn cho các hoạt động cứu hộ.
Chuyến bay của tàu vũ trụ có người lái để sửa chữa hoặc lắp ráp trên quỹ đạo - một thành phần bắt buộc của các chương trình trong tương lai. Việc xây dựng các công trình lớn trên quỹ đạo (chẳng hạn như nhà máy điện hoặc ăng-ten) có thể yêu cầu sự tham gia trực tiếp của con người vào các hoạt động lắp ráp hoặc sửa chữa.
Đặc điểm của tàu vũ trụ có người lái
Sự xuất hiện của một người trên tàu làm thay đổi đáng kể diện mạo của tàu vũ trụ, đặc điểm của nó cũng như cách tiếp cận thiết kế và phát triển. Điều này không chỉ liên quan đến nhu cầu cung cấp cho một người mọi thứ cần thiết cho cuộc sống trong những điều kiện bất thường. chuyến bay vào vũ trụ, mà còn với khả năng tổ chức điều khiển thủ công chuyến bay của tàu vũ trụ (SC) và hoạt động của các hệ thống của nó. Các nguyên tắc khác nhau nằm ở cách tiếp cận việc thiết lập và thực hiện các mục tiêu chuyến bay, vì cần phải tính đến nhiều khía cạnh khác nhau hoạt động và an toàn của thuyền viên. Đặc điểm của tàu vũ trụ có người lái được xác định cụ thể bởi các yếu tố chính sau: quay trở lại Trái đất; điều kiện sinh hoạt và hoạt động của thuyền viên; an toàn chuyến bay.
Trở về trái đất là một hoạt động bắt buộc đối với mọi tàu vũ trụ có người lái. Khi thực hiện chuyến bay quanh quỹ đạo, vì những mục đích này, tàu vũ trụ được hãm lại để chuyển sang quỹ đạo hạ độ cao. Đối với các chuyến bay đường dài, việc điều chỉnh quỹ đạo quay về là cần thiết. Điều này đòi hỏi phải có QC nhà máy điệnđể thay đổi quỹ đạo chuyển động và một số hệ thống khác (ví dụ: hệ thống định hướng và điều khiển chuyển động, hệ thống cho nó cơ quan điều hành, hệ thống cung cấp điện).
Để quay trở lại Trái đất, tàu vũ trụ có người lái phải có phương tiện bảo vệ chống lại các phương tiện hạ cánh và sưởi ấm khí động học. Thông thường, việc hạ cánh và hạ cánh của phi hành đoàn được thực hiện trong khoang chuyên dụng - tàu đổ bộ(SA). Khi phát triển nó, phải đảm bảo độ ổn định trong chuyển động của nó, độ chính xác khi hạ cánh đủ và khả năng chịu quá tải của phi hành đoàn (xem phần 3.5).
Điều kiện sống của thuyền viên trong chuyến bay vào vũ trụ chỉ có thể được cung cấp bên trong một lớp vỏ kín, trong đó mỗi tàu vũ trụ có người lái đều có một khoang kín với bầu không khí thích hợp để thở và liên tục được đổi mới. Áp suất và thành phần khí tốt nhất là những thành phần tự nhiên đối với con người và tương ứng với áp suất trên Trái đất ở mực nước biển. Những điều kiện như vậy được duy trì ở tàu vũ trụ Soyuz và Soyuz T và trạm Salyut; ở tàu vũ trụ Apollo nó được chấp nhận hoàn toàn. bầu không khí oxy với huyết áp thấp.
Thể tích và kích thước của khu vực sinh hoạt phải cho phép một người thực hiện các cử động bình thường (ví dụ, đứng thẳng người trong tư thế chiều cao đầy đủ) và tương ứng với nhiệm vụ, thời gian của chuyến bay. Các tàu vũ trụ đầu tiên Vostok, Mercury, Voskhod và Gemini có cabin chật chội do yêu cầu nghiêm ngặt nhằm giảm khối lượng của chúng; cabin của tàu vũ trụ Soyuz và Apollo đã được mở rộng đáng kể. Khoang sinh hoạt phải được hỗ trợ điều kiện bình thường theo nhiệt độ, dẫn đến nhu cầu phát triển hệ thống kiểm soát nhiệt.
Cuộc sống của con người gắn liền với dinh dưỡng, nhu cầu tự nhiên, vệ sinh cá nhân và giấc ngủ. Điều này xác định trước sự sẵn có trên tàu về nguồn cung cấp đầy đủ thực phẩm và nước uống, vật tư vệ sinh và vệ sinh, các mặt hàng khác nhau nhà vệ sinh và vệ sinh cũng như các phụ kiện liên quan và thiết bị ngủ. Hơn nữa, tất cả những thứ này phải được thiết kế để sử dụng trong không gian hạn chế và không trọng lượng.
Trong chuyến bay, phi hành đoàn phải chịu đựng những ảnh hưởng khác nhau, thay đổi tùy theo giai đoạn bay. Một trong những nhiệm vụ chính khi thiết kế tàu vũ trụ có người lái là bảo vệ phi hành đoàn khỏi những ảnh hưởng này và giảm mức độ của họ, tức là đảm bảo khả năng chịu đựng các điều kiện bay vào vũ trụ.
Các hoạt động của phi hành đoàn liên quan đến việc điều khiển chuyến bay của tàu vũ trụ và các hoạt động thủ công có tác động đáng kể đến hệ thống và thiết kế của tàu vũ trụ. Kiểm soát chuyến bay yêu cầu sự hiện diện của các trạm làm việc được tổ chức hợp lý và cho phép quan sát tình hình bên ngoài, thu thập thông tin về hoạt động của hệ thống tàu vũ trụ, thực hiện liên lạc vô tuyến với Trái đất và các tàu vũ trụ có người lái khác, sử dụng tài liệu trên tàu, chọn chế độ vận hành của hệ thống tàu vũ trụ, bật và tắt chúng, thực hiện định hướng và điều động trong quỹ đạo, điểm hẹn và lắp ghép, và nếu có trên tàu máy tính- quản lý công việc của họ. Theo truyền thống, nơi làm việc bao gồm một chiếc ghế, một nút điều khiển và điều khiển từ xa, cửa sổ và dụng cụ quang họcđể quan sát.
Trong quá trình bay, phi hành đoàn làm việc với nhiều bộ phận của thiết bị trên máy bay nằm trong khối buồng lái (một số bộ phận của hệ thống hỗ trợ sự sống, thiết bị của phi hành đoàn, cơ cấu thủ công, thiết bị khoa học, v.v.).
Trong các chuyến bay vận tải (ví dụ: chuyến bay của tàu vũ trụ Soyuz đến trạm Salyut) với sự chuyển tiếp của phi hành đoàn, cần có các bộ phận lắp ghép có kết nối chắc chắn giữa tàu vũ trụ và trạm và có đường hầm chuyển tiếp bịt kín, cửa sập trong bộ phận lắp ghép và một hệ thống giám sát độ kín của mối nối. Các tính năng tương tự vốn có trong tàu vũ trụ Apollo, cung cấp khả năng chuyển đổi từ phương tiện quỹ đạo sang mô-đun thám hiểm và quay trở lại. TRONG chương trình thử nghiệm"Soyuz" - "Apollo" phía Mỹ đã phát triển một mô-đun lắp ghép đặc biệt để chuyển đổi phi hành đoàn trong bầu khí quyển không tương thích bên trong tàu vũ trụ.
Nếu một người dự định đi ra ngoài vũ trụ, con tàu phải có bộ quần áo vũ trụ với hệ thống dịch vụ phù hợp trên tàu và bản thân con tàu phải có buồng khóa khí (tàu vũ trụ Voskhod). Một trong các khoang của tàu hoặc trạm (tàu vũ trụ Soyuz, trạm Salyut) có thể được sử dụng làm cửa gió; Lối ra cũng có thể được thực hiện trực tiếp từ sàn đáp (tàu vũ trụ Gemini); trong trường hợp này phải có hệ thống giải phóng và phục hồi bầu không khí và một cửa sập có thể mở được trong không gian.
An toàn bay có tầm quan trọng cơ bản khi tạo ra tàu vũ trụ có người lái và đảm bảo độ tin cậy cao của nó. Đối với bất kỳ tàu vũ trụ nào, khi bắt đầu phát triển, xác suất được đặt ra và sau đó được xác nhận thực hiện thành công nhiệm vụ hoặc độ tin cậy của chương trình bay và đối với tàu vũ trụ có người lái, ngoài ra còn có khả năng đảm bảo an toàn cho phi hành đoàn hoặc mức độ an toàn chuyến bay. Cả hai tiêu chí đều được xác định bởi các giá trị kiểm soát nhất định và thường được đặt - tiêu chí đầu tiên - ở mức 95 - 98%, tiêu chí thứ hai - 99% trở lên. Các giá trị này, không thể hiện mức độ rủi ro thực tế, là đánh giá có tính toán về hiệu quả của một loạt các biện pháp được thực hiện trong quá trình phát triển tàu vũ trụ, thử nghiệm và vận hành thử nghiệm của chúng nhằm thực hiện thành công chương trình bay và loại bỏ tối đa ảnh hưởng của các sự cố, điều kiện nguy hiểm đến tính mạng con người.
Các yêu cầu an toàn ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài của con tàu, đặc điểm của các hệ thống của nó, toàn bộ hệ thống tên lửa và không gian cũng như kiểu bay. Ngoài việc đảm bảo độ tin cậy của hệ thống, việc dự phòng chức năng của chúng được thực hiện, các chế độ vận hành tự động được bổ sung bằng các chế độ thủ công và phương tiện đặc biệtđể cứu hộ phi hành đoàn trong trường hợp xảy ra tai nạn, được lắp đặt các thiết bị, cơ chế trùng lặp, v.v.. Như vậy, đặc điểm của tàu vũ trụ Soyuz so với tàu vũ trụ không người lái là sự dư thừa của hệ thống dù, các chế độ định hướng thủ công, một bộ phương tiện cứu hộ trong đó. trường hợp giảm áp suất của các khoang sinh hoạt, v.v.
Khi chế tạo tàu vũ trụ có người lái sự chú ý lớn chú ý đến việc phân tích các tình huống khẩn cấp (thất bại, sai lệch so với các phương thức hoặc tai nạn đã chỉ định) và cách thoát khỏi chúng. Trong quá trình phát triển, việc phân tích như vậy có thể giải thích cho việc lựa chọn các quyết định về dự phòng và dự trữ năng lượng bổ sung cần thiết (nhiên liệu, điện) và trong quá trình chuẩn bị bay, việc xây dựng kế hoạch hành động trong các tình huống khẩn cấp (xem Chương 11).
Tổ hợp tàu vũ trụ và tên lửa-không gian
Một tàu vũ trụ có người lái ảnh hưởng đáng kể đến toàn bộ tổ hợp tên lửa và không gian (RSC), gây ra những thay đổi nhất định về các yếu tố cấu trúc của nó so với tàu vũ trụ không người lái. Những thay đổi này liên quan đến việc lắp đặt các hệ thống đặc trưng của chuyến bay có người lái, nhu cầu bảo trì của phi hành đoàn và các yêu cầu ngày càng tăng đối với kiểm soát hoạt động lập kế hoạch bay và đảm bảo hoạt động cũng như sự an toàn của tổ bay trong tất cả các giai đoạn của chuyến bay.
Xe phóng Tàu vũ trụ có người lái được trang bị các bộ phận đặc biệt để nhận biết những hỏng hóc và sai lệch so với điều kiện hoạt động bình thường. Để cứu hộ phi hành đoàn trong trường hợp cần phải dừng chuyến bay kịp thời khi xảy ra tình huống nguy hiểm hoặc không thể phóng máy bay, hệ thống cứu hộ khẩn cấp sẽ được lắp đặt (để biết thêm chi tiết, xem Chương 10). Những đặc điểm này ảnh hưởng đáng kể đến thiết kế của phương tiện phóng và giải quyết các vấn đề như tiêu chuẩn tải trọng thiết kế, độ bền, đặc tính khí động học, thông số quỹ đạo phóng, vùng rơi của các bộ phận có thể tháo rời, v.v. Các yêu cầu đối với phương tiện phóng là nhu cầu cao về mặt độ tin cậy, vừa nhằm tăng khả năng phóng tàu vũ trụ vào quỹ đạo, vừa vì lý do an toàn cho phi hành đoàn. Ngoài các biện pháp công nghệ trong quá trình sản xuất và lắp ráp, còn áp dụng các biện pháp dự phòng của hệ thống và cụm lắp ráp, ví dụ như hệ thống điều khiển và cung cấp điện. Ở các giai đoạn LV có nhiều động cơ, hệ thống chẩn đoán có thể được cài đặt để phát hiện lỗi động cơ và đảm bảo tắt động cơ. Trong trường hợp này, chuyến bay tiếp tục tiếp tục với tổng lực đẩy giảm.
Loại nhiên liệu được sử dụng trên phương tiện phóng có tầm quan trọng đáng kể. Được biết, nhiên liệu có nhiệt độ sôi cao hai thành phần thuộc nhóm “ axit nitric- dimethylhydrazine" có độc tính cao, trong trường hợp xảy ra tai nạn khi phóng cũng như tại bãi phóng trong trường hợp phương tiện hạ cánh ở khu vực khối tên lửa rơi xuống sẽ tạo ra nguy hiểm gia tăng cho thuyền viên và nhân viên bảo trì. Do đó, đối với RCS có người lái, các thành phần nhiên liệu “cao quý” được sử dụng: “dầu hỏa - oxy” hoặc “hydro - oxy”, đồng thời cung cấp xung lực riêng cao cho động cơ.
Vị trí kỹ thuật tàu vũ trụ có người lái được trang bị một số lượng lớn thiết bị kiểm soát và kiểm tra cũng như thiết bị lắp đặt và lắp ghép, được hoàn thiện có tính đến các đặc tính của hệ thống điều khiển và được đặc trưng bởi các yêu cầu ngày càng cao về độ sạch sẽ. Phòng đào tạo thuyền viên được cung cấp trong tòa nhà lắp đặt và thử nghiệm hoặc một tòa nhà riêng biệt. Các phương tiện đặc biệt được sử dụng để đưa các đội về vị trí xuất phát.
Vị trí bắt đầu Giống như kỹ thuật, nó được trang bị có tính đến các đặc điểm thiết kế và sự chuẩn bị của tàu vũ trụ có người lái để phóng. Đặc biệt, các tính năng như vậy đang nâng phi hành đoàn lên ngang tầm tàu vũ trụ bằng thang máy, đưa họ lên tàu vũ trụ từ một bệ đặc biệt, thực hiện nhân viên phục vụ các hoạt động cuối cùng, bao gồm kiểm soát chặt chẽ và chuẩn bị hệ thống cứu hộ khẩn cấp.
Để sơ tán khẩn cấp thủy thủ đoàn và nhân viên khỏi cấp trên Cơ sở phóng được cung cấp các phương tiện đặc biệt (để biết thêm chi tiết, xem cuốn sách “Cosmodrom”).
Vì phức hợp chỉ huy và đo lường trong chuyến bay có người lái, việc sử dụng tối đa là điển hình điểm mặt đất, thiết bị chỉ huy, đo lường nổi và thông tin liên lạc thông qua các vệ tinh chuyển tiếp. Công việc của Trung tâm Điều khiển Chuyến bay được phân biệt bằng cách liên lạc vô tuyến với phi hành đoàn, kiểm soát và lập kế hoạch cho các hoạt động và nghỉ ngơi của họ cũng như công việc bắt buộc của nhân viên suốt ngày đêm.
Tổ hợp tìm kiếm cứu nạnđược đặt trong tình trạng báo động ngay cả trước khi phóng tàu vũ trụ có người lái, dựa trên nhu cầu tìm kiếm tàu vũ trụ và sơ tán phi hành đoàn khi tai nạn có thể xảy ra RN. Một đặc điểm trong hoạt động của tổ hợp, so với phục vụ tàu vũ trụ không người lái, là sự gia tăng mạnh về kinh phí liên quan (máy bay, trực thăng, tàu thủy, v.v.), tổ chức liên lạc vô tuyến với phi hành đoàn, hỗ trợ y tế và sơ tán họ.
chuyến bay vũ trụ có người lái- Có người lái chuyến bay vào vũ trụ con người du hành vào không gian, vào quỹ đạo Trái đất và xa hơn nữa, được thực hiện bằng tàu vũ trụ có người lái. Việc đưa một người vào không gian được thực hiện bằng tàu vũ trụ. Dài hạn... ... Wikipedia
Tàu vũ trụ- Tàu vũ trụ (SV) là thiết bị kỹ thuật dùng để thực hiện nhiệm vụ khác nhau trong không gian bên ngoài, cũng như thực hiện nghiên cứu và các loại công việc khác trên bề mặt của nhiều loại vật thể khác nhau. thiên thể. Phương tiện giao hàng... ... Wikipedia
Tàu vũ trụ "Voskhod-1"- Tàu vũ trụ ba chỗ Voskhod 1. Nó được phóng lên quỹ đạo vào ngày 12 tháng 10 năm 1964. Thủy thủ đoàn bao gồm chỉ huy tàu, Vladimir Komarov, nhà nghiên cứu Konstantin Feoktistov và bác sĩ Boris Egorov. Voskhod 1 được tạo ra tại OKB 1 (bây giờ... ... Bách khoa toàn thư về người đưa tin
Chuyến bay vào vũ trụ có người lái- Yêu cầu “Chuyến bay vào quỹ đạo” được chuyển hướng đến đây. Cần có một bài viết riêng về chủ đề này. Chuyến bay vào vũ trụ có người lái là chuyến du hành của con người vào vũ trụ, vào quỹ đạo Trái đất và xa hơn nữa, được thực hiện bằng ... Wikipedia
tàu vũ trụ có người lái- Ứng dụng không gian có người lái PKA của Nga... Wikipedia
Tàu vũ trụ tái sử dụng- Chuyến bay đầu tiên của tàu con thoi Columbia của NASA (Ký hiệu STS 1). Bình xăng bên ngoài đã được sơn trắng chỉ trong vài chuyến bay đầu tiên. Ngày nay thùng không được sơn để giảm trọng lượng của hệ thống. Tàu vũ trụ vận tải có thể tái sử dụng... ... Wikipedia
Tàu vũ trụ- một tàu vũ trụ được thiết kế cho chuyến bay của con người (tàu vũ trụ có người lái). Tính năng đặc biệt K.k. sự hiện diện của một cabin kín với hệ thống hỗ trợ sự sống cho các phi hành gia. K.K. cho chuyến bay trên... ... Bách khoa toàn thư vĩ đại của Liên Xô
Tàu vũ trụ (SC)- tàu vũ trụ có người lái. Có sự khác biệt giữa vệ tinh tàu vũ trụ và tàu vũ trụ liên hành tinh. Nó có một cabin kín với hệ thống hỗ trợ sự sống, hệ thống kiểm soát chuyển động và hạ cánh trên tàu, hệ thống đẩy, hệ thống cung cấp điện, v.v. Loại bỏ tàu vũ trụ... ... Bảng chú giải thuật ngữ quân sự
tàu vũ trụ- 104 tàu vũ trụ; KKr: Một tàu vũ trụ có người lái có khả năng di chuyển trong bầu khí quyển và không gian bên ngoài với việc quay trở lại một khu vực nhất định và (hoặc) hạ cánh và hạ cánh xuống một hành tinh. Nguồn: GOST R 53802 2010: Hệ thống và... ... Sách tham khảo từ điển thuật ngữ quy chuẩn và tài liệu kỹ thuật
Tàu vũ trụ- (SC) tàu vũ trụ có người lái. Đặc điểm nổi bật của tàu vũ trụ có người lái là sự hiện diện của cabin điều áp với hệ thống hỗ trợ sự sống cho các phi hành gia. CC cho chuyến bay địa tâm. quỹ đạo được gọi là tàu làm vệ tinh và cho các chuyến bay tới các thiên thể khác ... Từ điển bách khoa bách khoa lớn
Tàu vũ trụ có thể tái sử dụng là một thiết bị có thiết kế cho phép tái sử dụng toàn bộ con tàu hoặc các bộ phận chính của nó. Trải nghiệm đầu tiên trong lĩnh vực này là Tàu con thoi. Sau đó, nhiệm vụ tạo ra một thiết bị tương tự được giao cho các nhà khoa học Liên Xô, kết quả là Buran xuất hiện.
Các thiết bị khác cũng đang được thiết kế ở cả hai nước. TRÊN ngay bây giờ Ví dụ đáng chú ý nhất của loại dự án này là Falcon 9 có thể tái sử dụng một phần từ SpaceX với giai đoạn đầu tiên có thể quay trở lại.
Hôm nay chúng ta sẽ nói về lý do tại sao những dự án như vậy được phát triển, chúng thể hiện như thế nào về mặt hiệu quả và triển vọng của lĩnh vực du hành vũ trụ này.
Lịch sử của tàu con thoi bắt đầu từ năm 1967, trước chuyến bay có người lái đầu tiên trong chương trình Apollo. Vào ngày 30 tháng 10 năm 1968, NASA chuyển sang Mỹ công ty vũ trụ với đề xuất phát triển một hệ thống không gian có thể tái sử dụng nhằm giảm chi phí cho mỗi lần phóng và cho mỗi kg trọng tải đưa vào quỹ đạo.
Một số dự án đã được đề xuất lên chính phủ, nhưng mỗi dự án đều tiêu tốn ít nhất 5 tỷ đô la Mỹ nên Richard Nixon đã từ chối. Các kế hoạch của NASA cực kỳ tham vọng: dự án liên quan đến việc vận hành một trạm quỹ đạo, nơi các tàu con thoi sẽ liên tục vận chuyển trọng tải. Các tàu con thoi cũng phải phóng và đưa vệ tinh trở lại quỹ đạo, bảo trì và sửa chữa các vệ tinh trên quỹ đạo cũng như thực hiện các sứ mệnh có người lái.
Các yêu cầu cuối cùng cho con tàu trông như thế này:
- Khoang chở hàng 4,5x18,2 mét
- Khả năng cơ động ngang trên 2000 km (điều động máy bay trong mặt phẳng nằm ngang)
- Khả năng tải trọng 30 tấn lên quỹ đạo Trái đất thấp, 18 tấn lên quỹ đạo cực
Giải pháp là tạo ra một tàu con thoi, khoản đầu tư vào đó sẽ mang lại kết quả bằng cách đưa các vệ tinh vào quỹ đạo trên cơ sở thương mại. Để dự án thành công, điều quan trọng là phải giảm thiểu chi phí đưa từng kg hàng hóa vào quỹ đạo. Năm 1969, người tạo ra dự án đã nói về việc giảm chi phí xuống còn 40-100 đô la Mỹ mỗi kg, trong khi đối với Saturn-V con số này là 2000 đô la.
Để phóng vào vũ trụ, các tàu con thoi sử dụng hai tên lửa đẩy rắn và ba động cơ đẩy của riêng chúng. Tên lửa đẩy rắn được tách ra ở độ cao 45 km, sau đó rơi xuống biển, được sửa chữa và tái sử dụng. Các động cơ chính sử dụng hydro và oxy lỏng trong thùng nhiên liệu bên ngoài, được loại bỏ ở độ cao 113 km, sau đó đốt cháy một phần trong khí quyển.
Nguyên mẫu đầu tiên của Tàu con thoi là Enterprise, được đặt theo tên con tàu trong loạt phim Star Trek. Con tàu đã được kiểm tra khí động học và kiểm tra khả năng hạ cánh khi đang lướt. Columbia là người đầu tiên đi vào vũ trụ vào ngày 12 tháng 4 năm 1981. Trên thực tế, đây cũng là một vụ phóng thử nghiệm, mặc dù trên tàu có phi hành đoàn gồm hai phi hành gia: chỉ huy John Young và phi công Robert Crippen. Sau đó mọi thứ đều diễn ra tốt đẹp. Thật không may, tàu con thoi đặc biệt này đã bị rơi vào năm 2003 với bảy thành viên phi hành đoàn trong lần phóng thứ 28. Challenger cũng chịu chung số phận - nó sống sót sau 9 lần phóng và bị rơi vào ngày thứ mười. 7 thành viên phi hành đoàn đã thiệt mạng.
Mặc dù NASA đã lên kế hoạch thực hiện 24 lần phóng hàng năm vào năm 1985, nhưng trong suốt 30 năm sử dụng các tàu con thoi, chúng đã cất cánh và quay trở lại 135 lần. Hai trong số đó đã không thành công. Người giữ kỷ lục về số lần phóng là tàu con thoi Discovery - nó đã sống sót sau 39 lần phóng. Atlantis chịu được 33 lần phóng, Columbia - 28, Endeavour - 25 và Challenger - 10.
Người thách thức, 1983
Các tàu con thoi Discovery, Atlantis và Endeavour được sử dụng để vận chuyển hàng hóa đến Sân bay Quốc tế trạm không gian và đến trạm Mir.
Chi phí vận chuyển hàng hóa lên quỹ đạo trong trường hợp Tàu con thoi hóa ra là cao nhất trong lịch sử du hành vũ trụ. Mỗi lần phóng có giá từ 500 triệu đến 1,3 tỷ USD, mỗi kg - từ 13 đến 17 nghìn USD. Để so sánh, phương tiện phóng Soyuz dùng một lần có khả năng phóng hàng hóa lên vũ trụ với mức giá lên tới 25 nghìn USD một kg. Chương trình Tàu con thoi được lên kế hoạch để tự duy trì, nhưng cuối cùng nó lại trở thành một trong những chương trình thua lỗ nhất.
Tàu con thoi Atlantis, sẵn sàng cho Expedition STS-129 để chuyển thiết bị, vật liệu và phụ tùng thay thế cho Trạm vũ trụ quốc tế. Tháng 11 năm 2009
Chuyến bay cuối cùng của chương trình Tàu con thoi diễn ra vào năm 2011. Vào ngày 21 tháng 7 năm đó, Atlantis quay trở lại Trái đất. Cuộc đổ bộ cuối cùng của Atlantis đánh dấu sự kết thúc của một kỷ nguyên. Đọc thêm về những gì đã được lên kế hoạch và những gì đã xảy ra trong chương trình Tàu con thoi trong bài viết này.
Liên Xô quyết định rằng các đặc điểm của Tàu con thoi có thể đánh cắp các vệ tinh của Liên Xô hoặc toàn bộ trạm vũ trụ khỏi quỹ đạo: tàu con thoi có thể phóng 29,5 tấn hàng hóa lên quỹ đạo và giải phóng 14,5 tấn. Nếu tính đến kế hoạch 60 lần phóng mỗi năm, con số này là 1.770 tấn mỗi năm, mặc dù vào thời điểm đó Hoa Kỳ chưa gửi dù chỉ 150 tấn vào vũ trụ mỗi năm. Việc phát hành được cho là 820 tấn mỗi năm, mặc dù thường không có gì được giải phóng khỏi quỹ đạo. Bản vẽ và hình ảnh của tàu con thoi gợi ý rằng tàu Mỹ có thể sử dụng vũ khí hạt nhân để tấn công Liên Xô từ bất kỳ điểm nào trong không gian gần Trái đất, nằm ngoài vùng tầm nhìn vô tuyến.
Để bảo vệ khỏi một cuộc tấn công có thể xảy ra, một khẩu pháo tự động 23 mm NR-23 hiện đại hóa đã được lắp đặt tại các trạm Salyut và Almaz. Và để theo kịp những người anh em Mỹ của họ trong không gian quân sự, Liên minh đã bắt đầu phát triển một tàu tên lửa quỹ đạo của hệ thống không gian tái sử dụng Buran.
Việc phát triển hệ thống không gian có thể tái sử dụng bắt đầu vào tháng 4 năm 1973. Bản thân ý tưởng này đã có nhiều người ủng hộ và phản đối. Người đứng đầu Viện Không gian Quân sự của Bộ Quốc phòng đã chơi an toàn và đưa ra hai báo cáo cùng một lúc - ủng hộ và phản đối chương trình, và cả hai báo cáo này đều nằm trên bàn làm việc của D. F. Ustinov, Bộ trưởng Bộ Quốc phòng Liên Xô. Anh ấy đã liên hệ với Valentin Glushko, người chịu trách nhiệm về chương trình, nhưng anh ấy đã cử nhân viên của mình tại Energomash, Valery Burdkov, đến cuộc họp thay anh ấy. Sau cuộc trò chuyện về khả năng quân sự của Tàu con thoi và đối tác của Liên Xô, Ustinov đã đưa ra quyết định ưu tiên cao nhất cho việc phát triển tàu vũ trụ có thể tái sử dụng. NPO Molniya, được thành lập cho mục đích này, đã bắt đầu chế tạo con tàu.
Nhiệm vụ của "Buran" theo kế hoạch của Bộ Quốc phòng Liên Xô là: chống lại các biện pháp của kẻ thù tiềm năng nhằm mở rộng việc sử dụng không gian bên ngoài cho mục đích quân sự, giải quyết các vấn đề vì lợi ích quốc phòng, kinh tế quốc gia và khoa học, tiến hành nghiên cứu ứng dụng quân sự và thí nghiệm sử dụng vũ khí dựa trên các nguyên tắc vật lý mới và đã biết, cũng như phóng lên quỹ đạo, bảo dưỡng và đưa tàu vũ trụ, phi hành gia và hàng hóa trở lại trái đất.
Không giống như NASA, vốn gây rủi ro cho phi hành đoàn trong chuyến bay có người lái đầu tiên của tàu con thoi, Buran thực hiện chuyến bay đầu tiên một cách tự động bằng cách sử dụng máy tính trên máy bay dựa trên IBM System/370. Vào ngày 15 tháng 11 năm 1988, vụ phóng diễn ra; phương tiện phóng Energia đã phóng tàu vũ trụ vào quỹ đạo Trái đất thấp từ Sân bay vũ trụ Baikonur. Con tàu thực hiện hai quỹ đạo quanh Trái đất và hạ cánh xuống sân bay Yubileiny.
Trong quá trình hạ cánh, một sự cố đã xảy ra cho thấy hệ thống tự động hóa ra thông minh đến mức nào. Ở độ cao 11 km, con tàu đã di chuyển sắc bén và mô tả một vòng quay 180 độ - tức là nó đã hạ cánh, đi vào từ đầu bên kia của dải hạ cánh. Việc tự động hóa đưa ra quyết định này sau khi nhận được dữ liệu về gió bão để có được quỹ đạo thuận lợi nhất.
Chế độ tự động là một trong những điểm khác biệt chính so với tàu con thoi. Ngoài ra, các tàu con thoi đã hạ cánh với động cơ không hoạt động và nhiều lần không thể hạ cánh. Để cứu phi hành đoàn, Buran đã cung cấp máy phóng cho hai phi công đầu tiên. Trên thực tế, các nhà thiết kế từ Liên Xô đã sao chép cấu hình tàu con thoi, điều này không phủ nhận, nhưng họ đã thực hiện một số cải tiến cực kỳ hữu ích từ quan điểm kiểm soát phương tiện và an toàn cho phi hành đoàn.
Thật không may, chuyến bay đầu tiên của Buran lại là chuyến bay cuối cùng. Năm 1990, công việc bị đình chỉ và đến năm 1993 thì đóng cửa hoàn toàn.
Như đôi khi xảy ra với những đồ vật mang niềm tự hào dân tộc, phiên bản 2.01 “Baikal” mà họ muốn gửi vào không gian đã mục nát. trong nhiều năm tại bến tàu của Hồ chứa Khimki.
Bạn có thể chạm vào lịch sử vào năm 2011 Hơn nữa, người ta thậm chí có thể xé các mảnh vỏ và lớp phủ cách nhiệt ra khỏi câu chuyện này. Năm đó, con tàu được vận chuyển từ Khimki đến Zhukovsky để phục hồi và trưng bày tại MAKS trong vài năm tới.
"Buran" từ bên trong
Giao hàng "Buran" từ Khimki đến Zhukovsky
"Buran" tại MAKS, 2011, một tháng sau khi bắt đầu phục hồi
Bất chấp sự kém hiệu quả về kinh tế do chương trình Tàu con thoi thể hiện, Hoa Kỳ vẫn quyết định không từ bỏ các dự án chế tạo tàu vũ trụ có thể tái sử dụng. Năm 1999, NASA bắt đầu phát triển máy bay không người lái X-37 với Boeing. Có những phiên bản mà thiết bị này nhằm mục đích thử nghiệm công nghệ của các thiết bị đánh chặn không gian trong tương lai có khả năng vô hiệu hóa các thiết bị khác. Các chuyên gia ở Hoa Kỳ nghiêng về ý kiến này.
Thiết bị đã thực hiện ba chuyến bay với thời gian tối đa là 674 ngày. Nó hiện đang thực hiện chuyến bay thứ tư, dự kiến phóng vào ngày 20 tháng 5 năm 2015.
Phòng thí nghiệm bay trên quỹ đạo của Boeing X-37 mang trọng tải lên tới 900 kg. So với Tàu con thoi và Buran có khả năng chở tới 30 tấn khi cất cánh, Boeing chỉ là đứa bé. Nhưng anh ấy cũng có những mục tiêu khác. Các tàu con thoi nhỏ được nhà vật lý người Áo Eugen Senger tiên phong khi ông bắt đầu phát triển máy bay ném bom tên lửa tầm xa vào năm 1934. Dự án đã bị đóng cửa, ghi nhớ nó vào năm 1944, gần cuối Thế chiến thứ hai, nhưng đã quá muộn để cứu nước Đức khỏi thất bại với sự trợ giúp của một chiếc máy bay ném bom như vậy. Vào tháng 10 năm 1957, người Mỹ tiếp tục ý tưởng này bằng việc triển khai chương trình X-20 Dyna-Soar.
Máy bay quỹ đạo X-20, sau khi đi vào quỹ đạo dưới quỹ đạo, có khả năng lao vào bầu khí quyển ở độ cao 40-60 km để chụp ảnh hoặc thả bom, sau đó quay trở lại không gian bằng lực nâng từ cánh.
Dự án đã bị đóng cửa vào năm 1963 vì lợi ích của chương trình dân sự Gemini và dự án trạm quỹ đạo quân sự MOL.
Titan phóng phương tiện phóng X-20 lên quỹ đạo
Bố cục X-20
Tại Liên Xô, vào năm 1969, họ bắt đầu chế tạo "BOR" - một máy bay tên lửa quỹ đạo không người lái. Lần phóng đầu tiên được thực hiện mà không có lớp bảo vệ nhiệt, đó là lý do khiến thiết bị bị cháy. Chiếc máy bay tên lửa thứ hai bị rơi do dù không mở ra sau khi phanh thành công vào bầu khí quyển. Trong năm lần phóng tiếp theo, chỉ một lần BOR không vào được quỹ đạo. Bất chấp việc mất thiết bị, mỗi lần ra mắt mới đều mang lại dữ liệu quan trọng để phát triển hơn nữa. Với sự trợ giúp của BOR-4, khả năng bảo vệ nhiệt cho Buran trong tương lai đã được thử nghiệm vào những năm 1980.
Là một phần của chương trình Spiral mà BOR được chế tạo, người ta đã lên kế hoạch phát triển một máy bay tăng áp có thể đạt độ cao 30 km với tốc độ lên tới 6 tốc độ âm thanh để phóng phương tiện quỹ đạo vào quỹ đạo. Phần này của chương trình đã không diễn ra. Bộ Quốc phòng yêu cầu một loại tàu con thoi tương tự của Mỹ nên họ đã cử lực lượng tới Buran.
BOR-4
BOR-4
Nếu "Buran" của Liên Xô được sao chép một phần từ "Tàu con thoi" của Mỹ, thì trong trường hợp "Dream Chaser", mọi thứ lại diễn ra hoàn toàn ngược lại: dự án "BOR" bị bỏ hoang, cụ thể là máy bay tên lửa "BOR-4". " phiên bản này đã trở thành nền tảng cho việc tạo ra tàu vũ trụ có thể tái sử dụng từ SpaceDev. Đúng hơn, Space Chaser dựa trên mặt phẳng quỹ đạo HL-20 được sao chép.
Công việc chế tạo Dream Runner bắt đầu vào năm 2004, và vào năm 2007, SpaceDev đã đồng ý với United Launch Alliance để sử dụng tên lửa Atlas 5 để phóng. Đầu tiên thử nghiệm thành công diễn ra trong một đường hầm gió vào năm 2012. Nguyên mẫu chuyến bay đầu tiên được thả từ trực thăng từ độ cao 3,8 km vào ngày 26 tháng 10 năm 2013.
Theo kế hoạch của các nhà thiết kế, phiên bản chở hàng của tàu sẽ có thể chở tới 5,5 tấn lên Trạm vũ trụ quốc tế và mang về 1,75 tấn.
Người Đức bắt đầu phát triển phiên bản hệ thống có thể tái sử dụng của riêng họ vào năm 1985 - dự án được gọi là “Zenger”. Năm 1995, sau khi phát triển động cơ, dự án đã bị đóng cửa vì nó chỉ mang lại lợi ích 10-30% so với phương tiện phóng Ariane 5 của Châu Âu.
Máy bay HL-20
"Người theo đuổi giấc mơ"
Để thay thế Soyuz dùng một lần, Nga bắt đầu phát triển tàu vũ trụ đa năng Clipper vào năm 2000. Hệ thống đã trở thành trung cấp giữa các tàu con thoi có cánh và viên đạn đạo Soyuz. Năm 2005, để hợp tác với Châu Âu cơ quan vũ trụ một phiên bản mới đã được giới thiệu - "Clipper" có cánh.
Thiết bị này có thể đưa 6 người và tối đa 700 kg hàng hóa lên quỹ đạo, tức là nó tốt gấp đôi so với Soyuz ở các thông số này. Hiện tại chưa có thông tin dự án đang được triển khai. Thay vào đó, tin tức đang nói về một con tàu mới có thể tái sử dụng - Liên bang.
Tàu vũ trụ đa năng "Clipper"
có người lái tàu vận tải“Liên đoàn” nên thay thế xe tải “Soyuz” và “Progress” có người lái. Nó được lên kế hoạch sử dụng cho chuyến bay lên Mặt trăng, cùng với những mục đích khác. Lần phóng đầu tiên được lên kế hoạch vào năm 2019. Trong chuyến bay tự động, thiết bị sẽ có thể duy trì tối đa 40 ngày và khi cập bến từ trạm quỹ đạo, nó sẽ có thể hoạt động tới 1 năm. Hiện tại, việc phát triển các thiết kế sơ bộ và kỹ thuật đã được hoàn thành và tài liệu làm việc cho việc chế tạo con tàu giai đoạn đầu tiên đang được phát triển.
Hệ thống bao gồm hai mô-đun chính: phương tiện quay trở lại và khoang động cơ đẩy. Công việc sẽ sử dụng những ý tưởng đã được sử dụng trước đây cho Clipper. Con tàu sẽ có thể chở tối đa 6 người lên quỹ đạo và tối đa 4 người lên Mặt trăng.
Các thông số của thiết bị "Liên bang"
Một trong những nhân vật nổi bật nhất trên các phương tiện truyền thông hiện nay dự án tái sử dụng là sự phát triển của SpaceX - tàu vận tải Dragon V2 và xe phóng Falcon 9.
Falcon 9 là phương tiện tái nhập một phần. Xe phóng bao gồm hai tầng, tầng đầu tiên có hệ thống quay trở lại và hạ cánh thẳng đứng trên bệ hạ cánh. Lần phóng cuối cùng không thành công - tai nạn xảy ra vào ngày 1 tháng 9 năm 2016.
Tàu vũ trụ có người lái Dragon V2 có thể tái sử dụng hiện đang được chuẩn bị để thử nghiệm an toàn cho các phi hành gia. Vào năm 2017, họ có kế hoạch thực hiện vụ phóng thiết bị không người lái trên Tên lửa chim ưng 9.
Tàu vũ trụ có người lái tái sử dụng Dragon V2
Để chuẩn bị cho chuyến thám hiểm tới sao Hỏa, Hoa Kỳ đã phát triển tàu vũ trụ Orion có thể tái sử dụng. Việc lắp ráp con tàu được hoàn thành vào năm 2014. Chuyến bay không người lái đầu tiên của thiết bị diễn ra vào ngày 5/12/2014 và đã thành công. Hiện NASA đang chuẩn bị cho những lần phóng tiếp theo, bao gồm cả những lần phóng có người lái.
Hàng không thường liên quan đến nhiều mục đích sử dụng. phi cơ. Trong tương lai, tàu vũ trụ sẽ phải có những đặc tính tương tự, nhưng để đạt được điều này, sẽ phải giải quyết một số vấn đề, trong đó có vấn đề kinh tế. Mỗi lần hạ thủy một con tàu có thể tái sử dụng sẽ rẻ hơn so với việc đóng một con tàu dùng một lần. Cần phải sử dụng các vật liệu và công nghệ cho phép khởi động lại thiết bị sau khi sửa chữa tối thiểu và lý tưởng nhất là không cần sửa chữa gì cả. Có lẽ tàu vũ trụ trong tương lai sẽ có cả đặc tính của tên lửa và máy bay.