Tàu vũ trụ hiện đại. Giải phẫu của một vệ tinh

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 không gian cho phép con 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. Về những loại tàu vũ trụ được phân biệt và chúng khác nhau như thế nào, chúng ta sẽ nói chuyện 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 rất trường hợp đơn giản Có tàu vũ trụ có người lái và tự động. Trước đây, 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 là pin mặt trời hoặc pin đồng vị phóng xạ, pin hóa học và lò phản ứng hạt nhân cung cấp năng lượng cần thiết cho tàu vũ trụ;
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 độ nét vĩnh viễn vị trí riêng 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 quyết định khả năng của chúng. Dựa trên tính năng này, các thiết bị được phân biệt:

nằm trên quỹ đạo địa tâm hoặc vệ tinh nhân tạo của trái đất;
những người có mục đích nghiên cứu những vùng xa xôi của không gian sẽ tự động trạm liên hành tinh;
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. Trên hành tinh của chúng ta có một điều kiện giới hạn dưới vị trí có thể của vệ tinh (đi 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 được sử dụng thường xuyên gần đây phương pháp - 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 trên độ cao khác nhau. Đương nhiên, thời gian cần thiết cho một vòng đua 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.

nhất nhiệm vụ khó khăn dành cho những người chế tạo tàu vũ trụ có người lái - đảm bảo an toàn cho phi hành đoàn trong quá trình họ trở về Trái đất. Cũng phần quan trọng Những thiết bị như vậy là một hệ thống cứu hộ khẩn cấp, có thể cần thiết trong quá trình phóng tàu 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. Họ thể hiện mọi thứ 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

chân không, không trọng lượng, bức xạ cứng, tác động của thiên thạch vi mô, thiếu sự hỗ trợ và hướng dẫn được chỉ định trong không gian - tất cả đều là những yếu tố chuyến bay vào vũ trụ, thực tế chưa bao giờ 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 xe 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 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

TRÊN Hầu hết các tàu vũ trụ hiện đại đều được trang bị động cơ tên lửa lỏng. Tuy nhiên, trong điều kiện 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 tình huống tốt nhấtđộng cơ sẽ dừng lại - theo đúng nghĩa đen, nó sẽ "nghẹt thở" vì bong bóng khí và trong trường hợp xấu nhất là 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. Trong một 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 sau Tua bin 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 cần có bộ điều chỉnh liên tục điều chỉnh mức tiêu thụ nhiên liệu, cung cấp lực đẩy được tính toán. 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 xuống, 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. Một tình huống nghịch lý thường xảy ra: 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.

Các tàu vũ trụ hiện đại ngày càng trở nên tiên tiến hơn về mặt công nghệ và nhỏ hơn, và việc phóng những vệ tinh như vậy bằng tên lửa hạng nặng là không có lãi. Đây là lúc ánh sáng Soyuz phát huy tác dụng. Lần phóng đầu tiên và bắt đầu các chuyến bay thử nghiệm sẽ diễn ra vào năm tới.

Tôi bật thủy lực. Chúng tôi bắt đầu thử nghiệm. Quá tải 0,2, tần số 11.

Nền tảng này là sự mô phỏng của một toa xe lửa, trên đó chở hàng hóa có giá trị - một tên lửa. Thùng nhiên liệu của tên lửa Soyuz 2-1V đang được kiểm tra độ bền.

Boris Baranov, phó giám đốc tổ hợp nghiên cứu và thử nghiệm tại TsSKB Progress cho biết: “Nó phải chịu được mọi thứ, mọi tải trọng. Cảm biến phải cho thấy rằng không có trường hợp khẩn cấp nào xảy ra bên trong.

Tên lửa được lắc không ngừng trong 100 giờ. Mức tải không ngừng tăng lên. Trong những cuộc thử nghiệm như vậy, họ tạo ra mọi thứ có thể xảy ra trên đường từ Samara đến địa điểm phóng - sân bay vũ trụ.

Bài kiểm tra đã kết thúc, cảm ơn mọi người.

Vì vậy, từ cuộc thử nghiệm này đến cuộc thử nghiệm khác, một tên lửa mới đã ra đời. Xe phóng hạng nhẹ hai tầng "Soyuz 2 1V" đang ở vạch đích. Đây là giai đoạn lắp ráp đầu tiên, có nhiệm vụ nâng tên lửa lên khỏi mặt đất.

Động cơ NK-33 mạnh mẽ và rất tiết kiệm.

Động cơ với lịch sử huyền thoại. Vào năm 1968, trong một bó gồm 34 mảnh, nó đã mang lại sức mạnh không thể tưởng tượng được cho tên lửa mặt trăng N-1, “Tên lửa Tsar”, được cho là sẽ bay lên Mặt trăng.

Thậm chí khi đó lực đẩy phản lực của động cơ là 154 tấn.

Phó thứ nhất cho biết: “Tên lửa không cất cánh, động cơ vẫn còn và hiện chúng tôi đang sử dụng nó cho những phát triển mới. Nó hoạt động tốt trong tất cả các cuộc thử nghiệm. tổng giám đốc, nhà thiết kế chung CSKB "Tiến bộ" Ravil Akhmetov.

Sự quan tâm đến động cơ này là rất lớn ngay cả trong những năm đó. Người Mỹ đã mua một số NK-33, thử nghiệm và thậm chí cấp phép cho chúng. Một số lần phóng tàu sân bay với động cơ này đã được thực hiện theo thông báo của Mỹ. chương trình không gian. Nhiều thập kỷ sau, trong các bức tường của Tiến trình TsSKB của Nga, một tên lửa mới với trái tim phát triển tốt đã ra đời. Alexander Kirilin, Tổng Giám đốc của TsSKB Progress, cho biết: “Sau một thời gian, động cơ hoạt động mà không gặp vấn đề gì. Chúng tôi quyết định triển khai nền tảng, tài sản trí tuệ của mình trên Soyuz 2-1V. mã hóa phức tạp “ 2-1B." Các nhà thiết kế khẳng định rằng Soyuz phải có mọi sửa đổi, đặc biệt là loại nhẹ. Các tàu vũ trụ hiện đại ngày càng có công nghệ tiên tiến hơn và nhỏ hơn, và việc phóng những vệ tinh như vậy bằng tên lửa hạng nặng là không mang lại lợi nhuận. "Đây là một cách dự án mà hầu như không có khối bên, tên lửa là khối trung tâm, nhưng kích thước tăng lên, tất cả điều này cho phép khả năng loại bỏ thiết bị phổi lớp vào quỹ đạo. Điểm độc đáo của đèn Soyuz là chúng tôi đã tích hợp thành công nó vào các cơ sở phóng hiện có,” phó tổng giám đốc thứ nhất giải thích, kỹ sư trưởng TsSKB "Tiến bộ" Sergey Tyulevin. Ánh sáng Soyuz sẽ đưa các vệ tinh nặng tới ba tấn vào không gian. Lần phóng đầu tiên và bắt đầu các chuyến bay thử nghiệm đã diễn ra vào đầu năm sau.

Tàu vũ trụ liên hành tinh "Sao Hỏa"

“Sao Hỏa” là tên của tàu vũ trụ liên hành tinh của Liên Xô được phóng lên hành tinh Sao Hỏa từ năm 1962.

Mars 1 được phóng vào ngày 1 tháng 11 năm 1962; nặng 893,5 kg, dài 3,3 m, đường kính 1,1 m, “Mars-1” có 2 ngăn kín: một ngăn quỹ đạo với các thiết bị chính trên tàu đảm bảo chuyến bay tới Sao Hỏa; hành tinh với các thiết bị khoa học được thiết kế để nghiên cứu Sao Hỏa trong một chuyến bay gần. Mục tiêu chuyến bay: khám phá không gian bên ngoài, kiểm tra liên kết vô tuyến ở khoảng cách giữa các hành tinh, chụp ảnh sao Hỏa. Giai đoạn cuối cùng của phương tiện phóng cùng với tàu vũ trụ được phóng vào quỹ đạo trung gian của một vệ tinh nhân tạo của Trái đất và cung cấp khả năng phóng cũng như tăng tốc độ cần thiết cho chuyến bay tới Sao Hỏa.

Hệ thống định hướng thiên thể chủ động có các cảm biến định hướng mặt đất, sao và mặt trời, một hệ thống truyền động với các vòi điều khiển chạy bằng khí nén, cũng như các thiết bị con quay hồi chuyển và các khối logic. Hầu hết trong suốt chuyến bay, hướng về Mặt trời được duy trì để chiếu sáng tấm pin mặt trời. Để điều chỉnh đường bay, tàu vũ trụ được trang bị động cơ tên lửa lỏng và hệ thống điều khiển. Để liên lạc, có thiết bị vô tuyến trên máy bay (tần số 186, 936, 3750 và 6000 MHz), cung cấp phép đo các thông số chuyến bay, nhận lệnh từ Trái đất và truyền thông tin đo từ xa trong các phiên liên lạc. Hệ thống kiểm soát nhiệt duy trì nhiệt độ ổn định ở mức 15-30°C. Trong suốt chuyến bay, 61 phiên liên lạc vô tuyến đã được thực hiện từ Mars-1 và hơn 3.000 lệnh vô tuyến được truyền đi trên máy bay. Để đo quỹ đạo, ngoại trừ sóng vô tuyến phương tiện kỹ thuật, một kính thiên văn có đường kính 2,6 m đã được Crimean sử dụng Đài quan sát vật lý thiên văn. Chuyến bay Mars 1 cung cấp dữ liệu mới về tính chất vật lý không gian bên ngoài giữa quỹ đạo Trái đất và Sao Hỏa (ở khoảng cách từ Mặt trời 1-1,24 AU), về cường độ bức xạ vũ trụ, cường độ từ trường của Trái đất và môi trường liên hành tinh, về dòng chảy ion hóa khí đến từ Mặt trời và về sự phân bố của vật chất thiên thạch (tàu vũ trụ đã vượt qua 2 mưa sao băng). Phiên cuối cùng diễn ra vào ngày 21/3/1963, khi thiết bị này cách Trái đất 106 triệu km. Quá trình tiếp cận Sao Hỏa xảy ra vào ngày 19 tháng 6 năm 1963 (cách Sao Hỏa khoảng 197 nghìn km), sau đó Sao Hỏa-1 đi vào quỹ đạo nhật tâm với điểm cận nhật ~148 triệu km và điểm viễn nhật ~250 triệu km.

Mars 2 và Mars 3 được phóng vào ngày 19 và 28 tháng 5 năm 1971, thực hiện chuyến bay chung và đồng thời khám phá sao Hỏa. Việc phóng vào đường bay tới Sao Hỏa được thực hiện từ quỹ đạo trung gian của vệ tinh Trái đất nhân tạo bằng những giai đoạn cuối của phương tiện phóng. Thiết kế và thành phần trang bị của Mars-2 và Mars-3 khác biệt đáng kể so với Mars-1. Khối lượng của “Mars-2” (“Mars-3”) là 4650 kg. Về mặt cấu trúc, “Mars-2” và “Mars-3” tương tự nhau, chúng có khoang quỹ đạo và mô-đun hạ cánh. Các thiết bị chính của khoang quỹ đạo: khoang dụng cụ, khối xe tăng hệ thống đẩy, động cơ tên lửa hiệu chỉnh với các bộ phận tự động hóa, các tấm pin mặt trời, thiết bị cấp ăng-ten và bộ tản nhiệt của hệ thống điều khiển nhiệt. Phương tiện hạ cánh được trang bị các hệ thống và thiết bị đảm bảo tách phương tiện khỏi khoang quỹ đạo, chuyển sang quỹ đạo tiếp cận hành tinh, phanh, lao xuống bầu khí quyển và hạ cánh nhẹ nhàng trên bề mặt Sao Hỏa. Phương tiện hạ cánh được trang bị một thùng chứa dụng cụ dù, nón phanh khí động học và khung kết nối nơi đặt động cơ tên lửa. Trước chuyến bay, mô-đun hạ cánh đã được khử trùng. Tàu vũ trụ có một số hệ thống hỗ trợ chuyến bay. Hệ thống điều khiển, không giống như Mars-1, còn bao gồm: nền tảng ổn định con quay hồi chuyển, máy tính kỹ thuật số trên tàu và hệ thống định vị tự động trong không gian. Ngoài việc định hướng về phía Mặt trời, có đủ khoảng cách lớn từ Trái đất (~30 triệu km), việc định hướng đồng thời được thực hiện về phía Mặt trời, ngôi sao Canopus và Trái đất. Hoạt động của tổ hợp vô tuyến trên tàu để liên lạc với Trái đất được thực hiện trong phạm vi decimet và centimet, và việc liên lạc của phương tiện hạ cánh với khoang quỹ đạo được thực hiện trong phạm vi mét. Nguồn điện là 2 tấm pin mặt trời và pin đệm. Một pin hóa học tự động đã được lắp đặt trên mô-đun hạ cánh. Hệ thống kiểm soát nhiệt đang hoạt động, với sự tuần hoàn khí làm đầy khoang thiết bị. Phương tiện đi xuống có lớp cách nhiệt chân không, lò sưởi bức xạ với bề mặt có thể điều chỉnh được và lò sưởi điện cũng như hệ thống đẩy có thể tái sử dụng.

Khoang quỹ đạo chứa thiết bị khoa học dùng để đo trong không gian liên hành tinh, cũng như nghiên cứu môi trường xung quanh Sao Hỏa và chính hành tinh này từ quỹ đạo của một vệ tinh nhân tạo; từ kế cổng thông lượng; máy đo bức xạ hồng ngoại để thu được bản đồ phân bố nhiệt độ trên bề mặt Sao Hỏa; quang kế hồng ngoại để nghiên cứu sự giảm bề mặt bằng cách hấp thụ bức xạ khí cacbonic; dụng cụ quang họcđể xác định hàm lượng hơi nước phương pháp quang phổ; quang kế khả kiến để nghiên cứu độ phản xạ bề mặt và khí quyển; thiết bị xác định nhiệt độ độ sáng vô tuyến của bề mặt bằng bức xạ ở bước sóng 3,4 cm, xác định hằng số điện môi và nhiệt độ của lớp bề mặt ở độ sâu 30-50 cm; quang kế tia cực tím để xác định mật độ bầu khí quyển phía trên Sao Hỏa, hàm lượng oxy nguyên tử, hydro và argon trong khí quyển; máy đếm hạt tia vũ trụ;
máy quang phổ năng lượng hạt tích điện; Máy đo năng lượng đo dòng electron và proton từ 30 eV đến 30 keV. Trên Mars-2 và Mars-3 có 2 camera truyền hình với tiêu cự khác nhau để chụp ảnh bề mặt Sao Hỏa, trên Mars-3 còn có thiết bị Stereo để thực hiện thí nghiệm chung Liên Xô-Pháp nhằm nghiên cứu sự phát xạ vô tuyến của Mặt Trời ở tần số 169 MHz. Mô-đun hạ cánh được trang bị thiết bị đo nhiệt độ và áp suất của khí quyển, xác định thành phần hóa học của khí quyển bằng phương pháp quang phổ, đo tốc độ gió, xác định thành phần hóa học và các tính chất cơ lý của lớp bề mặt, cũng như thu được toàn cảnh bằng camera TV. Chuyến bay của tàu vũ trụ tới Sao Hỏa kéo dài hơn 6 tháng, 153 phiên liên lạc vô tuyến được thực hiện với Mars-2, 159 phiên liên lạc vô tuyến được thực hiện với Mars-3 và một khối lượng lớn thông tin khoa học. Ở khoảng cách xa, khoang quỹ đạo đã được lắp đặt và tàu vũ trụ Mars-2 di chuyển vào quỹ đạo của vệ tinh nhân tạo của Sao Hỏa với chu kỳ quỹ đạo là 18 giờ. Vào các ngày 8 tháng 6, 14 tháng 11 và 2 tháng 12 năm 1971, các hiệu chỉnh của Sao Hỏa. -3 quỹ đạo đã được thực hiện. Việc tách mô-đun hạ cánh được thực hiện vào lúc 12:14 giờ Moscow ngày 2 tháng 12 ở khoảng cách 50 nghìn km so với Sao Hỏa. Sau 15 phút, khi khoảng cách giữa khoang quỹ đạo và phương tiện hạ cánh không quá 1 km, thiết bị chuyển sang quỹ đạo gặp hành tinh. Phương tiện đi xuống đã di chuyển trong 4,5 giờ về phía Sao Hỏa và lúc 16 giờ 44 phút đi vào bầu khí quyển của hành tinh này. Quá trình đi xuống bề mặt trong khí quyển kéo dài hơn 3 phút một chút. Chiếc xe lao xuống đã hạ cánh ở bán cầu nam Sao Hỏa trong khu vực có tọa độ 45° S. w. và 158° Tây. d. Một cờ hiệu có hình ảnh đã được cài đặt trên thiết bị biểu tượng nhà nước Liên Xô. Khoang quỹ đạo của Mars-3, sau khi tách mô-đun hạ cánh, di chuyển theo quỹ đạo đi qua ở khoảng cách 1500 km tính từ bề mặt Sao Hỏa. Hệ thống đẩy phanh đảm bảo quá trình chuyển đổi sang quỹ đạo của vệ tinh Sao Hỏa với chu kỳ quỹ đạo ~ 12 ngày. 19:00 Vào ngày 2 tháng 12, lúc 16:50:35, việc truyền tín hiệu video từ bề mặt hành tinh bắt đầu. Tín hiệu được các thiết bị thu của khoang quỹ đạo nhận và truyền về Trái đất trong các phiên liên lạc ngày 2-5/12.

Trong hơn 8 tháng, các khoang quỹ đạo của tàu vũ trụ đã thực hiện một chương trình khám phá sao Hỏa toàn diện từ quỹ đạo của các vệ tinh của nó. Trong thời gian này, khoang quỹ đạo của Mars-2 đã thực hiện 362 vòng quay và khoang quỹ đạo của Mars-3 - 20 vòng quanh hành tinh. Các nghiên cứu về tính chất bề mặt và bầu khí quyển của Sao Hỏa dựa trên bản chất của bức xạ trong các dải phổ nhìn thấy, hồng ngoại, tử ngoại và trong dải sóng vô tuyến giúp xác định nhiệt độ của lớp bề mặt và thiết lập sự phụ thuộc của nó vào vĩ độ và thời gian trong ngày; dị thường nhiệt được phát hiện trên bề mặt; độ dẫn nhiệt, quán tính nhiệt, độ thấm và độ phản xạ của đất; Nhiệt độ của chỏm cực Bắc được đo (dưới -110°C). Dựa trên dữ liệu về sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại của carbon dioxide, người ta đã thu được thông số độ cao của bề mặt dọc theo đường bay. Hàm lượng hơi nước trong khu vực khác nhau các hành tinh (ít hơn khoảng 5 nghìn lần so với trong bầu khí quyển trái đất). Các phép đo bức xạ cực tím tán xạ đã cung cấp thông tin về cấu trúc của bầu khí quyển sao Hỏa (mức độ, thành phần, nhiệt độ). Áp suất và nhiệt độ trên bề mặt hành tinh được xác định bằng âm thanh vô tuyến. Dựa trên những thay đổi về độ trong suốt của khí quyển, dữ liệu thu được về độ cao của đám mây bụi (lên tới 10 km) và kích thước của các hạt bụi (hàm lượng lớn đã được ghi nhận). hạt mịn- khoảng 1 micron). Các bức ảnh có thể làm rõ độ nén quang học của hành tinh, xây dựng các cấu hình phù điêu dựa trên hình ảnh của rìa đĩa và thu được hình ảnh màu của Sao Hỏa, phát hiện ánh sáng khí quyển cách xa đường giới hạn 200 km, thay đổi màu sắc gần điểm cuối, và theo dõi cấu trúc phân lớp của bầu khí quyển sao Hỏa.

Mars 4, Mars 5, Mars 6 và Mars 7 được phóng vào ngày 21 tháng 7, 25 tháng 7, 5 và 9 tháng 8 năm 1973. Lần đầu tiên, bốn tàu vũ trụ đồng thời bay dọc theo tuyến đường liên hành tinh. "Mars-4" và "Mars-5" nhằm mục đích khám phá Sao Hỏa từ quỹ đạo của một vệ tinh nhân tạo của Sao Hỏa; "Mars-6" và "Mars-7" bao gồm các mô-đun hạ cánh. Tàu vũ trụ được phóng lên đường bay tới Sao Hỏa từ quỹ đạo trung gian của một vệ tinh nhân tạo của Trái đất. Các phiên liên lạc vô tuyến được thực hiện thường xuyên dọc theo đường bay từ tàu vũ trụ để đo các thông số chuyển động, theo dõi trạng thái của các hệ thống trên tàu và truyền tải thông tin khoa học. Ngoài các thiết bị khoa học của Liên Xô, các thiết bị của Pháp còn được lắp đặt trên các trạm Mars-6 và Mars-7, được thiết kế để tiến hành các thí nghiệm chung giữa Liên Xô và Pháp về nghiên cứu phát xạ vô tuyến từ Mặt trời (thiết bị âm thanh nổi), nhằm nghiên cứu plasma năng lượng mặt trời và các tia vũ trụ. Để đảm bảo việc phóng tàu vũ trụ đến điểm được tính toán của không gian ngoại hành tinh trong suốt chuyến bay, việc điều chỉnh quỹ đạo chuyển động của chúng đã được thực hiện. “Mars-4” và “Mars-5”, đã đi được quãng đường ~460 triệu km, đã đến vùng ngoại ô của Sao Hỏa vào ngày 10 và 12 tháng 2 năm 1974. Do hệ thống đẩy phanh không được bật nên tàu vũ trụ Mars-4 đã đi gần hành tinh này ở khoảng cách 2200 km tính từ bề mặt của nó.

Đồng thời, các bức ảnh về Sao Hỏa được thu được bằng thiết bị truyền hình quang học. Vào ngày 12 tháng 2 năm 1974, hệ thống đẩy phanh hiệu chỉnh (KTDU-425A) được bật trên tàu vũ trụ Mars-5, và kết quả của việc điều động là thiết bị đã đi vào quỹ đạo của vệ tinh nhân tạo của Sao Hỏa. Tàu vũ trụ Mars-6 và Mars-7 lần lượt đến vùng lân cận của hành tinh Sao Hỏa vào ngày 12 và 9 tháng 3 năm 1974. Khi tiếp cận hành tinh này, tàu vũ trụ Mars-6 sẽ tự động sử dụng hệ thống định vị thiên thể trên tàu, thực hiện việc điều chỉnh cuối cùng về chuyển động của nó và mô-đun hạ cánh tách khỏi tàu vũ trụ. Bằng cách bật hệ thống đẩy, phương tiện lao xuống được chuyển sang quỹ đạo gặp gỡ với Sao Hỏa. Phương tiện lao xuống bầu khí quyển sao Hỏa và bắt đầu phanh khí động học. Khi đạt đến mức quá tải nhất định, hình nón khí động học sẽ được thả xuống và hệ thống dù được đưa vào hoạt động. Thông tin từ mô-đun hạ cánh trong quá trình hạ cánh của nó đã được tàu vũ trụ Mars-6 nhận được, tàu vũ trụ này tiếp tục di chuyển theo quỹ đạo nhật tâm với khoảng cách tối thiểu so với bề mặt Sao Hỏa là ~ 1600 km và được chuyển tiếp về Trái đất. Để nghiên cứu các thông số khí quyển, các thiết bị đo áp suất, nhiệt độ, thành phần hóa học và cảm biến quá tải đã được lắp đặt trên mô-đun hạ độ cao. Mô-đun hạ cánh của tàu vũ trụ Mars-6 đã chạm tới bề mặt hành tinh trong khu vực có tọa độ 24° S. w. và 25°T. d. Mô-đun hạ cánh của tàu vũ trụ Mars-7 (sau khi tách khỏi trạm) không thể chuyển sang quỹ đạo của cuộc gặp với Sao Hỏa và nó đã đi qua gần hành tinh ở khoảng cách 1300 km so với bề mặt của nó.

Các vụ phóng của tàu vũ trụ dòng Mars được thực hiện bằng xe phóng Molniya (Mars-1) và xe phóng Proton có thêm tầng 4 (Mars-2 - Mars-7).

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 có thể nhìn xa hơn vào không gian bên ngoài và tìm hiểu kỹ hơn về các vật thể không gian bao quanh hành tinh của chúng ta. Ngày nay, việc khám phá không gian dễ dàng hơn nhiều so với những năm đó. Trang web cổng thông tin của chúng tôi cung cấp cho bạn rất nhiều điều thú vị và sự thật 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 vũ trụ và thiết bị. 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 ngành nghiên cứu khoa học. 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 to lớn trong khoa học tên lửa đã giúp các nhà thiết kế 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 nó kết thúc. phần trên bầu khí quyển của 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 trụ được 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 những công việc được thực hiện đều mang lại vinh quang 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 bên ngoài đã có trước khi phóng. thời đại không gian. 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 nhiệm vụ 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 sự 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 năng lượng mặt trời tiếp xúc với bức xạ 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.
Vẫn vấn đề lớn nhất tất cả những gì còn lại là tinh chỉnh thiết bị mà họ được trang bị 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 giúp có thể đạt được kết quả tích cực khi giải quyết các vấn đề 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 được nghiên cứu mô hình khác nhau sự sáng tạo trạm không gian, trên đó các nhà khoa học có thể tiến hành các hoạt động nghiên cứu. 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 những khoảng cách xa hơn vật thể không gian. 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 thời kỳ đầu của kỷ nguyên vũ trụ vẫn còn chưa hoàn hảo và chưa thể kiểm soát được, và sau khi tách khỏi phương tiện phóng phần chính quay khá hỗn loạn 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. Nhưng năm quan trọng nhất là năm 1957, khi kỷ nguyên hoạt động của tên lửa và thám hiểm không gian bắt đầu. 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 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 nhân tạo Trái đất (vệ tinh);

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 (AMS);

Tàu vũ trụ có người lái (SC);

Trạm quỹ đạo(HĐH).

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, tế bào nhiên liệu, đồng vị và hạt nhân nhà máy điện v.v.), hệ thống quản lý chế độ 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, cung cấp nước và 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 phương tiện kỹ thuật được kết nối với nhau tạo nên tổ 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, một trung tâm điều khiển chuyến bay, một trạm tầm xa. thông tin liên lạc không gian, 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 bị gián đoạn cơ thể con người: lưu lượng máu, hô hấp, tiêu hóa, hoạt động của bộ máy tiền đình; điện áp giảm hệ thống cơ bắp, dẫn đến teo cơ, thay đổi quá trình chuyển hóa khoáng chất và protein trong xương, v.v. Tình trạng không trọng lượng cũng ảnh hưởng đến thiết kế của tàu vũ trụ: khả năng truyền nhiệt kém do thiếu truyền nhiệt đối lưu, hoạt động của tất cả các hệ thống với chất lỏng làm việc ở dạng lỏng và khí trở nên phức tạp hơn và việc cung cấp các bộ phận đẩy vào buồng trở nên khó khăn hơn và việc khởi động động cơ. 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 Trái đất và bức xạ vũ trụ, có thể có tác động đáng kể đến tính chất vật lý và hóa học, về cấu trúc và độ bền của vật liệu, gây ion hóa môi trường trong khoang kín và ảnh hưởng đến sự an toàn của thủy thủ đoàn. Đối với những chuyến bay dài tàu vũ trụ cần phải cung cấp 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 liên quan đến sự xói mòn bề mặt tàu vũ trụ, do đó làm thay đổi tính chất quang học cửa sổ, hiệu quả của các tấm pin mặt trời và độ kín của các ngăn bị giảm. Để ngăn chặn nó, nhiều loại vỏ, vỏ bảo vệ và lớp phủ khác nhau được sử dụng.

Hiệu ứng nhiệt, tạo 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 sự hủy diệt, mà nó được sử dụng số lượng lớn nhiệt đi vào bề mặt của cấu trúc và kết quả là làm giảm đáng kể dòng nhiệt. 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, người ta sử dụng lớp phủ nhiều lớp, trong đó lớp trên cùng có thể chịu được nhiệt độ cao và tải trọng khí động học, đồng thời các lớp bên trong có đặc tính che 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.