Vesoljsko plovilo prihodnosti: pogled generalnega oblikovalca. Vesoljska plovila in tehnologija

Kratek povzetek srečanja z Viktorjem Hartovom, generalnim oblikovalcem Roscosmosa za avtomatske vesoljske komplekse in sisteme, nekdanjim generalnim direktorjem NPO poim. S.A. Lavočkina. Srečanje je potekalo v Muzeju kozmonavtike v Moskvi, v okviru projekta “ Prostor brez formul ”.

Moja funkcija je izvajanje enotne znanstveno-tehnične politike. Dal sem vse življenje samodejni prostor. Imam nekaj misli, jih bom delil z vami, potem pa me zanima vaše mnenje.

Avtomatski prostor je večplasten, izpostavil bi 3 dele.

1. - uporabni, industrijski prostor. To je povezava daljinsko zaznavanje Zemlja, meteorologija, navigacija. GLONASS, GPS je umetno navigacijsko polje planeta. Tisti, ki ga ustvarja, nima koristi; tisti, ki ga uporablja, nima koristi.

Slikanje Zemlje je zelo komercialno področje. Vsi delujejo na tem področju normalni zakoni trgu. Sateliti morajo biti hitrejši, cenejši in bolj kakovostni.

2. del - znanstveni prostor. Vrhunec človeškega znanja o vesolju. Razumeti, kako je nastala pred 14 milijardami let, zakonitosti njenega razvoja. Kako so potekali procesi na sosednjih planetih, kako lahko poskrbimo, da Zemlja ne postane podobna njim?

Barionska snov, ki je okoli nas - Zemlja, Sonce, bližnje zvezde, galaksije - vse to je le 4-5% skupna masa Vesolje. Obstaja temna energija temna snov. Kakšni kralji narave smo, če pa so vsi znani zakoni fizike le 4%. Zdaj temu problemu »kopljejo tunel« z dveh strani. Na eni strani: Veliki hadronski trkalnik, na drugi - astrofizika, s preučevanjem zvezd in galaksij.

Moje mnenje je, da bi zdaj morali potisniti zmogljivosti in vire človeštva na isti let na Mars, zastrupiti naš planet z oblakom izstrelitev, gorečih ozonski plašč- to ni najbolj pravilno dejanje. Zdi se mi, da se nam mudi in poskušamo s svojimi lokomotivami rešiti problem, ki ga je treba obravnavati brez napora, s popolnim razumevanjem narave vesolja. Poiščite naslednjo plast fizike, nove zakone za premagovanje vsega tega.

Kako dolgo bo trajalo? Ni znano, vendar moramo zbrati podatke. In tukaj je vloga prostora velika. Isti Hubble, ki deluje že vrsto let, bo kmalu zamenjan. Bistveno drugačno pri znanstvenem prostoru je to, da je to nekaj, kar človek že lahko naredi; tega ni treba narediti drugič. Narediti moramo nove in naslednje stvari. Vsakič, ko je nova nedotaknjena zemlja - nove grbine, nove težave. Redko so znanstveni projekti končani pravočasno, kot je bilo načrtovano. Svet je glede tega precej miren, razen pri nas. Imamo zakon 44-FZ: če projekt ni oddan pravočasno, bodo takoj globe, ki bodo uničile podjetje.

Leti pa že Radioastron, ki bo julija star 6 let. Edinstven spremljevalec. Ima 10 metrov visoko natančno anteno. Njegova glavna značilnost je, da deluje skupaj z zemeljskimi radijskimi teleskopi, v interferometrskem načinu in zelo sinhrono. Znanstveniki preprosto jokajo od sreče, še posebej akademik Nikolaj Semenovič Kardašev, ki je leta 1965 objavil članek, v katerem je utemeljil možnost tega poskusa. Smejali so se mu, zdaj pa ga srečen človek, ki si je to zamislil in zdaj vidi rezultate.

Želel bi si, da bi naša astronavtika pogosteje razveseljevala znanstvenike in zagnala več tako naprednih projektov.

Naslednji "Spektr-RG" je v delavnici, delo poteka. Preletel bo poldrugi milijon kilometrov od Zemlje do točke L2, tam bomo delali prvič, čakamo z nekaj treme.

3. del - "nov prostor". O novih nalogah v vesolju za avtomate v nizki zemeljski orbiti.

Storitev v orbiti. To vključuje pregled, posodobitev, popravila in polnjenje goriva. Naloga je zelo zanimiva z inženirskega vidika in je zanimiva za vojsko, vendar je ekonomsko zelo draga, medtem ko možnost vzdrževanja presega stroške servisirane naprave, zato je to priporočljivo za edinstvene misije.

Ko sateliti letijo, kolikor želite, se pojavita dve težavi. Prvi je ta, da naprave postajajo zastarele. Satelit je še živ, a na Zemlji so se standardi že spremenili, novi protokoli, diagrami itd. Druga težava je pomanjkanje goriva.

Razvijajo se popolnoma digitalni nosilci. S programiranjem lahko spremeni modulacijo, protokole in namen. Namesto komunikacijskega satelita lahko naprava postane relejni satelit. Ta tema je zelo zanimiva, ne govorim o vojaški uporabi. Znižuje tudi proizvodne stroške. To je prvi trend.

Drugi trend je točenje goriva in servis. Zdaj se izvajajo poskusi. Projekti vključujejo servisiranje satelitov, ki so bili izdelani brez upoštevanja tega dejavnika. Poleg polnjenja z gorivom bo testirana tudi dostava dodatnega koristnega tovora, ki je dovolj avtonomen.

Naslednji trend je več satelitov. Tokovi nenehno naraščajo. Dodaja se M2M - ta internet stvari, sistemi virtualne prisotnosti in še veliko več. Vsi želijo uporabljati tokove z mobilne naprave, z minimalnimi zamudami. V nizki orbiti se zmanjšajo zahteve po moči satelita in zmanjša se količina opreme.

SpaceX je Zvezni komisiji za komunikacije vložil vlogo za ustvarjanje sistema s 4000 vesoljskimi plovili za globalno visokohitrostno omrežje. Leta 2018 začne OneWeb uvajati sistem, ki ga je na začetku sestavljalo 648 satelitov. Projekt je bil nedavno razširjen na 2000 satelitov.

Približno enako sliko opazimo v območju daljinskega zaznavanja - kadar koli morate videti katero koli točko na planetu, v največjem številu spektrov, z največ podrobnostmi. V nizko orbito moramo spraviti prekleti oblak majhnih satelitov. In ustvarite super-arhiv, kamor bodo shranjene informacije. To niti ni arhiv, ampak posodobljen model Zemlje. In poljubno število strank lahko vzame, kar potrebujejo.

Ampak slike so prva stopnja. Vsi potrebujejo obdelane podatke. To je področje, kjer je prostor za ustvarjalnost - kako "zbrati" uporabljene podatke iz teh slik v različnih spektrih.

Kaj pa pomeni večsatelitski sistem? Sateliti morajo biti poceni. Satelit mora biti lahek. Tovarna z idealno logistiko ima nalogo proizvesti 3 kose na dan. Zdaj vsako leto ali vsako leto in pol naredijo en satelit. Naučiti se morate rešiti ciljni problem z uporabo večsatelitskega učinka. Ko je satelitov veliko, lahko rešijo problem tako, da en satelit na primer ustvari sintetično zaslonko, kot je Radioastron.

Drug trend je prenos katere koli naloge na ravnino računalniških nalog. Na primer, radar je v ostrem nasprotju z idejo o majhnem lahkem satelitu; za pošiljanje in sprejemanje signala potrebuje moč itd. Pot je samo ena: Zemljo obseva množica naprav - GLONASS, GPS, komunikacijski sateliti. Na Zemlji se vse sveti in nekaj se od nje odseva. In tisti, ki se nauči iz teh smeti sprati uporabne podatke, bo v tej zadevi kralj hriba. To je zelo težak računski problem. Ampak ona je vredna tega.

In potem si predstavljajte: zdaj so vsi sateliti nadzorovani kot japonska igrača [Tomagotchi]. Vsem je zelo všeč način upravljanja s telekomandami. Toda v primeru večsatelitskih konstelacij sta potrebni popolna avtonomija in inteligenca omrežja.

Ker so sateliti majhni, se takoj pojavi vprašanje: "ali je okoli Zemlje že toliko odpadkov"? Zdaj obstaja mednarodni odbor za smeti, ki je sprejel priporočilo, da mora satelit zagotovo zapustiti orbito v 25 letih. To je normalno za satelite na višini 300-400 km; upočasnjuje jih atmosfera. In naprave OneWeb bodo letele na višini 1200 km več sto let.

Boj proti smeti je nova aplikacija, ki si jo je človeštvo ustvarilo samo. Če so smeti majhne, ​​jih je treba zbrati v nekakšni veliki mreži ali v poroznem kosu, ki leti in absorbira majhne ostanke. In če so velike smeti, potem se nezasluženo imenujejo smeti. Človeštvo je porabilo denar, kisik planeta in v vesolje izstrelilo najdragocenejše materiale. Pol sreče je, da so ga že vzeli ven, tako da ga lahko uporabite tam.

Obstaja taka utopija, s katero hodim naokoli, določen model plenilca. Naprava, ki doseže ta dragoceni material, ga v določenem reaktorju spremeni v snov, kot je prah, del tega prahu pa se uporabi v ogromnem 3D tiskalniku, da v prihodnosti ustvari del svoje vrste. To je sicer še oddaljena prihodnost, a ta ideja rešuje problem, saj je vsako preganjanje smeti glavno prekletstvo – balistika.

Ne čutimo vedno, da je človeštvo zelo omejeno glede manevrov v bližini Zemlje. Spreminjanje orbitalne inklinacije in višine je velikanska poraba energije. Življenje nam je močno pokvarila živa vizualizacija prostora. V filmih, v igračah, v "Vojni zvezd", kjer ljudje tako zlahka letajo sem ter tja in to je to, zrak jih ne moti. Ta "verjetna" vizualizacija je naredila medvedjo uslugo naši industriji.

Zelo me zanima vaše mnenje o zgoraj navedenem. Ker zdaj izvajamo akcijo na našem zavodu. Zbral sem mlade in rekel enako ter povabil vse, da napišejo esej na to temo. Naš prostor je mlahav. Izkušnje smo si nabrali, vendar nas zakonitosti, kot verige na nogah, včasih ovirajo. Po eni strani so napisani s krvjo, vse je jasno, po drugi pa: 11 let po izstrelitvi prvega satelita je človek stopil na Luno! Od 2006 do 2017 nič se ni spremenilo.

Zdaj obstajajo objektivni razlogi - vsi fizikalni zakoni so bili razviti, vsa goriva, materiali, osnovni zakoni in ves tehnološki napredek, ki temelji na njih, so bili uporabljeni v prejšnjih stoletjih, ker nove fizike ni. Poleg tega obstaja še en dejavnik. Ko so Gagarinu dovolili vstop, je bilo tveganje ogromno. Ko so Američani leteli na Luno, so sami ocenili, da je tveganje 70-odstotno, takrat pa je bil sistem tak, da...

Dal prostor za napake

ja Sistem je prepoznal tveganje in našli so se ljudje, ki so svojo prihodnost postavili na kocko. "Odločim se, da je Luna trdna" in tako naprej. Nad njimi ni bilo mehanizma, ki bi jim preprečil takšne odločitve. Zdaj se NASA pritožuje: "Birokracija je vse zatrla." Želja po 100-odstotni zanesljivosti je bila povzdignjena v fetiš, vendar je to neskončen približek. In nihče se ne more odločiti, ker: a) takšnih pustolovcev razen Muska ni, b) ustvarjeni so bili mehanizmi, ki ne dajejo pravice do tveganja. Vsi so omejeni s predhodnimi izkušnjami, ki so materializirane v obliki predpisov in zakonov. In v tej mreži se prostor premika. Očiten preboj, ki se je zgodil v zadnjih letih, je isti Elon Musk.

Moja domneva na podlagi nekaterih podatkov: Nasina odločitev je bila, da bo razvila podjetje, ki se ne bo balo tvegati. Elon Musk včasih laže, vendar opravi delo in gre naprej.

Glede na to, kar ste rekli, kaj se zdaj razvija v Rusiji?

Imamo zvezno vesoljski program in ima dva cilja. Prvi je zadovoljevanje potreb zveznih izvršnih organov. Drugi del je znanstveni prostor. To je Spektr-RG. In čez 40 let se moramo naučiti spet vrniti na Luno.

Na Luno zakaj ta renesansa? Da, ker so opazili nekaj vode na Luni blizu polov. Najpomembnejša naloga je preveriti, ali je tam voda. Obstaja različica, da so ga kometi trenirali v milijonih let, potem je to še posebej zanimivo, ker kometi prihajajo iz drugih zvezdnih sistemov.

Skupaj z Evropejci izvajamo program ExoMars. Prva misija se je začela, mi smo že prispeli in Schiaparelli se je varno razletel na drobce. Čakamo na prihod misije št. 2. 2020 začetek. Ko v tesni »kuhinji« enega aparata trčita dve civilizaciji, je veliko težav, a je že postalo lažje. Naučili se delati v timu.

Na splošno je znanstveni prostor področje, kjer mora človeštvo sodelovati. Je zelo drago, ne prinaša dobička, zato je izjemno pomembno, da se naučimo združevati finančne, tehnične in intelektualne sile.

Izkazalo se je, da so vse naloge FKP rešene v sodobni paradigmi proizvodnje vesoljske tehnologije.

ja Povsem prav. In do leta 2025 - to je obdobje veljavnosti tega programa. Za nov razred ni posebnih projektov. Obstaja dogovor z vodstvom Roscosmosa, če bo projekt spravljen na verodostojno raven, bomo sprožili vprašanje vključitve v zvezni program. Toda v čem je razlika: vsi imamo željo, da bi se dokopali do proračunskega denarja, v ZDA pa so ljudje, ki so pripravljeni svoj denar vložiti v kaj takega. Razumem, da je to glas, ki joka v puščavi: kje so naši oligarhi, ki vlagajo v takšne sisteme? A ne da bi jih čakali, izvajamo začetna dela.

Mislim, da tukaj morate samo klikniti dva klica. Najprej poiščite takšne prodorne projekte, ekipe, ki so jih pripravljene uresničiti, in tiste, ki so vanje pripravljeni vlagati.

Vem, da obstajajo takšne ekipe. Z njimi se posvetujemo. Skupaj jim pomagamo, da lahko dosežejo svoje cilje.

Ali je za Luno načrtovan radijski teleskop? In drugo vprašanje je o vesoljskih odpadkih in Keslerjevem učinku. Ali je ta naloga relevantna in ali so v zvezi s tem načrtovani kakšni ukrepi?

Začel bom z zadnjim vprašanjem. Povedal sem vam, da človeštvo to jemlje zelo resno, saj je ustanovilo odbor za smeti. Sateliti morajo biti zmožni deorbitirati ali odpeljati na varno mesto. In zato morate narediti zanesljive satelite, da »ne umrejo«. In pred nami so takšni futuristični projekti, o katerih sem govoril prej: Velika goba, "predator" itd.

"Rudnik" bi lahko deloval v primeru neke vrste konflikta, če bi v vesolju potekale vojaške operacije. Zato se moramo boriti za mir v vesolju.

Drugi del vprašanja se nanaša na Luno in radijski teleskop.

ja Luna - po eni strani je kul. Zdi se, da je v vakuumu, vendar je okoli njega nekakšna prašna eksosfera. Tam je prah izjemno agresiven. Kakšne težave je mogoče rešiti z Lune - to je treba še ugotoviti. Ni potrebno namestiti ogromnega ogledala. Obstaja projekt - ladja se spusti in ljudje bežijo z nje. različne strani»ščurki«, ki vlečejo kable in tako nastane velika radijska antena. Naokoli plavajo številni projekti takšnih lunarnih radijskih teleskopov, a najprej jih morate preučiti in razumeti.

Pred nekaj leti je Rosatom napovedal, da pripravlja skorajda idejno zasnovo jedrskega pogonskega sistema za polete, tudi na Mars. Ali se ta tema nekako razvija ali je zamrznjena?

Da, prihaja. To je ustvarjanje transportnega in energetskega modula TEM. Tam je reaktor in sistem ga pretvarja toplotna energija v električno, pri čemer gre za zelo močne ionske motorje. Obstaja ducat ključnih tehnologij in delo na njih poteka. Dosežen je bil zelo pomemben napredek. Zasnova reaktorja je skoraj povsem jasna, zelo zmogljivi 30 kW ionski motorji so praktično ustvarjeni. Pred kratkim sem jih videl v celici; na usposabljanju so. Toda glavno prekletstvo je vročina, zmanjšati moramo 600 kW - to je precejšnja naloga! Radiatorji pod 1000 m2 Zdaj se ukvarjajo z iskanjem drugih pristopov. Gre za kapalne hladilnike, ki pa so še v začetni fazi.

Ali imate okvirne datume?

Demostrator naj bi bil izstreljen nekje pred letom 2025. To je vredna naloga. Toda to je odvisno od več ključnih tehnologij, ki zaostajajo.

Vprašanje je morda napol šaljivo, a kaj menite o znamenitem elektromagnetnem vedru?

Vem za ta motor. Povedal sem vam, da sem se, odkar sem izvedel, da obstajata temna energija in temna snov, nehal povsem zanašati na svoj srednješolski učbenik fizike. Nemci so delali poskuse, so natančni ljudje in so videli, da je učinek. In to je popolnoma v nasprotju z mojim visokošolsko izobraževanje. V Rusiji so nekoč delali poskus na satelitu Yubileiny z motorjem brez izgube mase. Bili so za, bili so proti. Po testih sta obe strani dobili trdno potrditev, da sta imeli prav.

Ko so izstrelili prvi Elektro-L, so se v tisku pojavljale pritožbe istih meteorologov, da satelit ne ustreza njihovim potrebam, tj. Satelit so grajali, še preden se je zlomil.

Deloval naj bi v 10 spektrih. Kar se tiče spektra, v 3 po mojem mnenju kakovost slike ni bila enaka tisti, ki prihaja iz zahodnih satelitov. Naši uporabniki so navajeni na povsem blagovne znamke. Če ne bi bilo drugih slik, bi bili meteorologi veseli. Drugi satelit je bistveno izboljšan, matematika je izboljšana, tako da so zdaj videti zadovoljni.

Nadaljevanje "Phobos-Grunt" "Boomerang" - ali bo to nov projekt ali bo ponovitev?

Ko je nastajal Phobos-Grunt, sem bil direktor NPO poimenovan po. S.A. Lavočkina. To je primer, ko količina novega preseže razumno mejo. Žal ni bilo dovolj pameti, da bi vse upoštevali. Misijo bi bilo treba ponoviti, zlasti zato, ker približuje vrnitev prsti z Marsa. Osnova bodo uporabni, ideološki, balistični izračuni itd. In zato mora biti tehnologija drugačna. Glede na te zaostanke, ki jih bomo prejeli za Luno, za kaj drugega ... Kje bodo že deli, ki bodo zmanjšali tehnična tveganja popolnoma novega.

Mimogrede, ali veste, da bodo Japonci izvedli svoj "Phobos-Grunt"?

Še ne vedo, da je Fobos zelo strašljivo mesto, tam vsi umrejo.

Imeli so izkušnjo z Marsom. In tam je tudi marsikaj umrlo.

Isti Mars. Pred letom 2002 se je zdelo, da imajo države in Evropa 4 neuspešnih poskusov priti na Mars. Vendar so pokazali ameriški značaj in vsako leto so streljali in se učili. Zdaj izdelujejo izjemno lepe stvari. Bil sem v Laboratoriju za reaktivni pogon pristanek roverja Curiosity. Do takrat smo že uničili Fobos. Tukaj sem se tako rekoč zjokal: njihovi sateliti že dolgo letijo okoli Marsa. To misijo so strukturirali tako, da so prejeli fotografijo padala, ki se je odprlo med pristajanjem. Tisti. Uspelo jim je pridobiti podatke iz njihovega satelita. A ta pot ni lahka. Imeli so več neuspešnih misij. Vendar so nadaljevali in dosegli nekaj uspeha.

Misija, ki so jo ponesrečili, Mars Polar Lander. Njihov razlog za neuspeh misije je bilo "premajhno financiranje". Tisti. Državne službe so to pogledale in rekle, mi vam nismo dali denarja, mi smo krivi. Zdi se mi, da je to v naši realnosti skoraj nemogoče.

Napačna beseda. Najti moramo konkretnega krivca. Na Marsu moramo dohiteti. Seveda je tu še Venera, ki je doslej veljala za ruski oziroma sovjetski planet. Zdaj potekajo resna pogajanja z ZDA o skupni misiji na Venero. ZDA želijo pristajalnike z visokotemperaturno elektroniko, ki bodo delovali normalno pri visokih stopinjah, brez toplotne zaščite. Lahko naredite balone ali letalo. Zanimiv projekt.

Izražamo svojo hvaležnost

Klasifikacija vesoljskih plovil

Osnova letenja vseh vesoljskih plovil je njihov pospešek do hitrosti, ki je enaka ali višja od prve kozmične hitrosti, pri kateri kinetična energija vesoljskega plovila uravnoteži njegovo privlačnost z gravitacijskim poljem Zemlje. Vesoljsko plovilo leti po orbiti, katere oblika je odvisna od hitrosti pospeševanja in razdalje do privlačnega središča. Vesoljska plovila se pospešujejo z nosilnimi raketami (LV) in drugimi pospeševalci vozila, vključno s tistimi za večkratno uporabo.

Vesoljska plovila so glede na hitrost letenja razdeljena v dve skupini:

blizu Zemlje, ki ima hitrost manjšo od druge kozmične hitrosti, se giblje po geocentričnih orbitah in ne presega obsega delovanja gravitacijsko polje Zemlja;

medplanetarni, katerega let poteka pri hitrostih nad drugo kozmično hitrostjo.

Glede na namen se vesoljska plovila delijo na:

umetni zemeljski sateliti (AES);

Umetni sateliti Lune (ISL), Marsa (ISM), Venere (ISV), Sonca (ISS) itd.;

Avtomatske medplanetarne postaje (AMS);

Vesoljsko plovilo s posadko (SC);

Orbitalne postaje (OS).

Značilnost večine vesoljskih plovil je njihova sposobnost dolgotrajnega samostojnega delovanja v vesoljskih razmerah. V ta namen ima vesoljsko plovilo sisteme za napajanje (sončne baterije, gorivne celice, izotop in jedrska energija). elektrarne itd.), sistemi toplotnega nadzora in na vesoljskih plovilih s posadko - sistemi za vzdrževanje življenja (LCS) z regulacijo ozračja, temperature, vlažnosti, oskrbe z vodo in hrano. Vesoljska plovila imajo običajno sisteme za nadzor gibanja in orientacije v prostoru, ki delujejo v avtomatskem načinu, medtem ko plovila s posadko delujejo v ročnem načinu. Letenje avtomatskih in vesoljskih plovil s posadko je zagotovljeno s stalno radijsko komunikacijo z Zemljo, prenosom telemetričnih in televizijskih informacij.

Zasnova vesoljskega plovila se razlikuje po številnih značilnostih, povezanih s pogoji vesoljskega leta. Delovanje vesoljskega plovila zahteva obstoj med seboj povezanih tehničnih sredstev, ki sestavljajo vesoljski kompleks. Vesoljski kompleks običajno vključuje: kozmodrom z izstrelitvenimi tehničnimi in merilnimi kompleksi, center za nadzor letenja, komunikacijski center za globoko vesolje, vključno z zemeljskimi in ladijskimi sistemi, iskanjem in reševanjem ter drugimi sistemi, ki zagotavljajo delovanje vesoljskega kompleksa in njegove infrastrukture.

Na zasnovo vesoljskih plovil in delovanje njihovih sistemov, sklopov in elementov pomembno vplivajo:

Breztežnost;

Globok vakuum;

Radiacijski, elektromagnetni in meteorni vplivi;

Toplotne obremenitve;

Preobremenitve med pospeševanjem in vstopom v goste plasti atmosfere planetov (za spustna vozila) itd.

Breztežnost za katerega je značilno stanje, v katerem ni medsebojnega pritiska delcev medija in predmetov drug na drugega. Zaradi breztežnosti je normalno delovanje moteno človeško telo: pretok krvi, dihanje, prebava, aktivnost vestibularnega aparata; zmanjša se napetost mišičnega sistema, kar povzroči atrofijo mišic, spremeni se metabolizem mineralov in beljakovin v kosteh itd. Breztežnost vpliva tudi na zasnovo vesoljskega plovila: prenos toplote se poslabša zaradi pomanjkanja konvektivne izmenjave toplote, delovanje vseh sistemi s tekočimi in plinskimi delovnimi tekočinami postanejo bolj zapleteni, dovod komponent goriva v komoro motorja in njegov zagon. To zahteva uporabo posebnih tehničnih rešitev za normalno delovanje sistemov vesoljskih plovil v pogojih ničelne gravitacije.

Učinek globokega vakuuma vpliva na lastnosti nekaterih materialov med njihovim dolgotrajnim bivanjem v vesolju zaradi izhlapevanja posameznih sestavnih elementov, predvsem premazov; zaradi izhlapevanja maziv in intenzivne difuzije se delovanje drgnih parov (v tečajih in ležajih) bistveno poslabša; čiste spojne površine so predmet hladnega varjenja. Zato je treba večino radioelektronskih in električnih naprav in sistemov pri delovanju v vakuumu namestiti v hermetično zaprte prostore s posebno atmosfero, ki jim hkrati omogoča vzdrževanje danega toplotnega režima.

Izpostavljenost sevanju, ki ga ustvarja sončno korpuskularno sevanje, zemeljski sevalni pasovi in ​​kozmično sevanje, lahko pomembno vpliva na fizikalne in kemijske lastnosti, na strukturo materialov in njihovo trdnost, povzročajo ionizacijo okolja v zaprtih prostorih in vplivajo na varnost posadke. Pri dolgotrajnih poletih vesoljskih plovil je treba zagotoviti posebno zaščito pred sevanjem za ladijske prostore ali zavetišča.

Elektromagnetni vpliv vpliva na kopičenje statična elektrika na površini vesoljskega plovila, kar vpliva na natančnost delovanja posameznih instrumentov in sistemov ter na požarno varnost sistemov za vzdrževanje življenja, ki vsebujejo kisik. Vprašanje elektromagnetne združljivosti pri delovanju naprav in sistemov se rešuje pri načrtovanju vesoljskega plovila na podlagi posebnih raziskav.

Nevarnost meteorjev je povezana z erozijo površine vesoljskega plovila, zaradi česar se spremenijo optične lastnosti oken, zmanjša učinkovitost sončnih kolektorjev in tesnost predelkov. Za preprečevanje se uporabljajo različni pokrovi, zaščitne lupine in premazi.

Toplotni učinki, ki nastanejo zaradi sončnega sevanja in delovanja sistemov za gorivo vesoljskih plovil, vplivajo na delovanje instrumentov in posadke. Za uravnavanje toplotnega režima se na površini vesoljskega plovila uporabljajo toplotnoizolacijski premazi ali zaščitni pokrovi, izvaja se toplotna klimatizacija notranjega prostora in vgrajeni posebni toplotni izmenjevalniki.

Posebni toplotno obremenjeni režimi nastanejo na spuščajočih se vesoljskih plovilih, ko se upočasnijo v atmosferi planeta. V tem primeru so toplotne in inercijske obremenitve konstrukcije vesoljskega plovila izjemno visoke, kar zahteva uporabo posebnih toplotnoizolacijskih premazov. Najpogostejši za spuščajoče se dele vesoljskega plovila so tako imenovane odnesene prevleke, izdelane iz materialov, ki jih odnaša toplotni tok. "Odnašanje" materiala spremlja njegova fazna transformacija in uničenje, ki porabi veliko količino toplote, dovedene na površino strukture, in posledično znatno zmanjša toplotni tokovi. Vse to vam omogoča zaščito strukture naprave, tako da njena temperatura ne preseže dovoljene. Za zmanjšanje mase toplotne zaščite na spustnih vozilih se uporabljajo večplastni premazi, v katerih zgornji sloj prenese visoke temperature in aerodinamične obremenitve, notranji sloji pa imajo dobre lastnosti toplotne zaščite. Zaščitene površine SA so lahko prevlečene s keramičnimi ali steklenimi materiali, grafitom, plastiko itd.

Za zmanjšanje inercialne obremenitve Vozila za spuščanje uporabljajo načrtovane trajektorije spuščanja, posadka pa uporablja posebne anti-g obleke in sedeže, ki omejujejo zaznavanje g-sil s strani človeškega telesa.

Tako mora biti vesoljsko plovilo opremljeno z ustreznimi sistemi, ki zagotavljajo visoko zanesljivost delovanja vseh enot in struktur ter posadke med izstrelitvijo, pristankom in poletom v vesolje. Da bi to naredili, je zasnova in postavitev vesoljskega plovila izvedena na določen način, izbrani so načini letenja, manevriranja in spuščanja, uporabljeni so ustrezni sistemi in instrumenti ter redundanca najpomembnejših sistemov in instrumentov za delovanje vesoljskega plovila. se uporablja.

Medplanetarna vesoljska ladja "Mars"

"Mars" je ime sovjetskega medplanetarnega vesoljskega plovila, ki so ga leta 1962 izstrelili na planet Mars.

Mars 1 je bil izstreljen 1. novembra 1962; teža 893,5 kg, dolžina 3,3 m, premer 1,1 m "Mars-1" je imel 2 hermetična oddelka: orbitalni z glavno opremo na krovu, ki zagotavlja let na Mars; planetarni z znanstvenimi instrumenti, namenjenimi preučevanju Marsa med bližnjim preletom. Cilji poleta: raziskovanje vesolja, preverjanje radijskih zvez na medplanetarnih razdaljah, fotografiranje Marsa. Zadnja stopnja nosilne rakete z vesoljskim plovilom je bila izstreljena v vmesno orbito umetnega zemeljskega satelita in je zagotovila izstrelitev in potrebno povečanje hitrosti za polet na Mars.

Sistem aktivne nebesne orientacije je imel senzorje za terestrično, zvezdno in sončno orientacijo, sistem aktuatorjev s krmilnimi šobami na stisnjen plin ter žiroskopske naprave in logične bloke. Večina Med letom je bila orientacija na Sonce ohranjena zaradi osvetlitve sončnih celic. Za popravek poti leta je bilo vesoljsko plovilo opremljeno z raketnim motorjem na tekoče tekočino in krmilnim sistemom. Za komunikacijo je bila vgrajena radijska oprema (frekvence 186, 936, 3750 in 6000 MHz), ki je omogočala merjenje parametrov leta, sprejemanje ukazov z Zemlje in prenos telemetričnih informacij v komunikacijskih sejah. Termokontrolni sistem je vzdrževal stabilno temperaturo 15-30°C. Med letom je bilo z Mars-1 izvedenih 61 radijskih komunikacij, na krov pa je bilo oddanih več kot 3000 radijskih ukazov. Za meritve trajektorij je bil poleg radijske opreme uporabljen tudi teleskop s premerom 2,6 m iz Krimskega astrofizikalnega observatorija. Polet Mars 1 je prinesel nove podatke o fizikalne lastnosti vesolje med orbitami Zemlje in Marsa (na oddaljenosti od Sonca 1-1,24 a.e.), o intenzivnosti kozmičnega sevanja, jakosti magnetnih polj Zemlje in medplanetarnega medija, o tokovih ioniziranega plina, ki prihaja s Sonca, in o razporeditvi meteorne snovi (vesoljsko plovilo prečkalo 2 meteorska roja). Zadnja seja je potekala 21. marca 1963, ko je bila naprava od Zemlje oddaljena 106 milijonov km. Približevanje Marsu se je zgodilo 19. junija 1963 (približno 197 tisoč km od Marsa), po katerem je Mars-1 vstopil v heliocentrično orbito s perihelijo ~ 148 milijonov km in afelijem ~ 250 milijonov km.

Mars 2 in Mars 3 sta bili izstreljeni 19. in 28. maja 1971 in sta opravili skupen let in sočasno raziskovanje Marsa. Izstrelitev na pot leta do Marsa je bila izvedena iz vmesne orbite umetnega zemeljskega satelita z zadnjimi stopnjami nosilne rakete. Zasnova in sestava opreme Mars-2 in Mars-3 se bistveno razlikujeta od Mars-1. Masa "Mars-2" ("Mars-3") je 4650 kg. Strukturno sta "Mars-2" in "Mars-3" podobna, imata orbitalni oddelek in modul za spuščanje. Glavne naprave orbitalnega oddelka: instrumentni prostor, blok rezervoarjev pogonskega sistema, korektivni raketni motor z avtomatskimi enotami, sončne celice, antensko-napajalne naprave in radiatorji toplotnega nadzornega sistema. Spuščajoče se vozilo je opremljeno s sistemi in napravami, ki zagotavljajo ločitev vozila od orbitalnega prostora, njegov prehod na tirnico približevanja planetu, zaviranje, spuščanje v atmosferi in mehak pristanek na površini Marsa. Spustno vozilo je bilo opremljeno z inštrumentalno-padalskim vsebnikom, aerodinamičnim zavornim stožcem in povezovalnim okvirjem, na katerem je bil nameščen raketni motor. Pred poletom je bil spustni modul steriliziran. Vesoljska plovila so imela številne sisteme za podporo letenja. Nadzorni sistem je za razliko od Mars-1 dodatno vključeval: giroskopsko stabilizirano platformo, vgrajeni digitalni računalnik in vesoljski avtonomni navigacijski sistem. Poleg orientacije na Sonce je bila na dovolj veliki oddaljenosti od Zemlje (~30 milijonov km) izvedena sočasna orientacija na Sonce, zvezdo Canopus in Zemljo. Delovanje vgrajenega radijskega kompleksa za komunikacijo z Zemljo je potekalo v decimetrskem in centimetrskem območju, povezava spuščajočega vozila z orbitalnim oddelkom pa v metrskem območju. Vir energije sta bila 2 solarna panela in vmesna baterija. Na spustnem modulu je bila nameščena avtonomna kemična baterija. Termokontrolni sistem je aktiven, s kroženjem plina, ki polni prostor za instrumente. Spuščajoče se vozilo je imelo zaslonsko-vakuumsko toplotno izolacijo, sevalni grelnik z nastavljivo površino in električnim grelcem ter pogonski sistem za večkratno uporabo.

Orbitalni oddelek je vseboval znanstveno opremo, namenjeno meritvam v medplanetarnem prostoru, pa tudi za preučevanje okolice Marsa in samega planeta iz orbite umetnega satelita; fluxgate magnetometer; infrardeči radiometer za pridobitev karte porazdelitve temperature na površju Marsa; infrardeči fotometer za preučevanje površinske topografije z absorpcijo sevanja z ogljikovim dioksidom; optična naprava za določanje vsebnosti vodne pare spektralna metoda; vidni fotometer za preučevanje površinske in atmosferske odbojnosti; naprava za določanje temperature radijske svetlosti površine s sevanjem pri valovni dolžini 3,4 cm, določanje njene dielektrične konstante in temperature površinske plasti na globini 30-50 cm; ultravijolični fotometer za določanje gostote zgornje atmosfere Marsa, vsebnosti atomskega kisika, vodika in argona v atmosferi; števec delcev kozmičnih žarkov;
spektrometer energije nabitih delcev; merilnik energije za pretok elektronov in protonov od 30 eV do 30 keV. Na Mars-2 in Mars-3 sta bili 2 foto-televizijski kameri z različnimi goriščnimi razdaljami za fotografiranje površja Marsa, na Mars-3 pa tudi stereo oprema za izvedbo skupnega sovjetsko-francoskega eksperimenta za proučevanje radijskega sevanja sonce na frekvenci 169 MHz. Spustni modul je vseboval opremo za merjenje temperature in tlaka atmosfere, masna spektrometrija definicije kemična sestava atmosfere, merjenje hitrosti vetra, določanje kemijske sestave in fizikalno-mehanskih lastnosti površinske plasti ter pridobivanje panorame s TV kamerami. Let vesoljskega plovila na Mars je trajal več kot 6 mesecev, izvedenih je bilo 153 radijskih komunikacijskih sej z Mars-2 in 159 radijskih komunikacijskih sej z Mars-3 in pridobljena je bila velika količina znanstvenih informacij. Na daljavo je bil nameščen orbitalni oddelek in vesoljsko plovilo Mars-2 se je premaknilo v orbito umetnega satelita Marsa z orbitalno dobo 18 ur 8. junija, 14. novembra in 2. decembra 1971, popravki Marsa Izvedene so bile -3 orbite. Ločitev spustnega modula je bila izvedena 2. decembra ob 12:14 po moskovskem času na razdalji 50 tisoč km od Marsa. Po 15 minutah, ko razdalja med orbitalnim oddelkom in spuščajočim vozilom ni bila večja od 1 km, je naprava preklopila na tir srečanja s planetom. Spuščajoči modul se je 4,5 ure premikal proti Marsu in ob 16. uri 44 minut vstopil v atmosfero planeta. Spuščanje v atmosferi na površje je trajalo nekaj več kot 3 minute. Pristajalnik je pristal na južni polobli Marsa na območju s koordinatami 45° južno. w. in 158° Z. d. Na krovu naprave je bila nameščena zastavica s podobo državnega grba ZSSR. Orbitalni oddelek Mars-3 se je po ločitvi spuščajočega modula premikal po poti, ki poteka na razdalji 1500 km od površine Marsa. Zavorni pogonski sistem je zagotovil njegov prehod v orbito Marsovega satelita z orbitalno dobo ~12 dni. 19:00 2. decembra ob 16:50:35 se je začel prenos video signala s površine planeta. Signal so sprejele sprejemne naprave orbitalnega prostora in so ga v komunikacijskih sejah od 2. do 5. decembra posredovali na Zemljo.

Več kot 8 mesecev so orbitalni oddelki vesoljskega plovila izvajali obsežen program raziskovanja Marsa iz orbit njegovih satelitov. V tem času je orbitalni oddelek Mars-2 naredil 362 obratov, Mars-3 pa 20 obratov okoli planeta. Študije lastnosti površine in atmosfere Marsa, ki temeljijo na naravi sevanja v vidnem, infrardečem, ultravijoličnem spektralnem območju in v območju radijskih valov, so omogočile določitev temperature površinske plasti in ugotovitev njene odvisnosti od zemljepisne širine in čas dneva; na površini so bile odkrite toplotne anomalije; ocenjena je bila toplotna prevodnost, toplotna vztrajnost, dielektrična konstanta in odbojnost tal; Izmerjena je bila temperatura severne polarne kape (pod -110 °C). Na podlagi podatkov o absorpciji infrardečega sevanja z ogljikovim dioksidom so bili pridobljeni višinski profili površja vzdolž poti letenja. Določena je bila vsebnost vodne pare na različnih območjih planeta (približno 5 tisoč krat manj kot v zemeljsko ozračje). Meritve razpršenega ultravijoličnega sevanja so zagotovile informacije o strukturi Marsove atmosfere (obseg, sestava, temperatura). Tlak in temperaturo na površju planeta so določili z radijskim sondiranjem. Na podlagi sprememb v prosojnosti atmosfere so bili pridobljeni podatki o višini oblakov prahu (do 10 km) in velikosti prašnih delcev (ugotovljena je bila velika vsebnost majhnih delcev - približno 1 mikron). Fotografije so omogočile razjasnitev optične kompresije planeta, izdelavo reliefnih profilov na podlagi slike roba diska in pridobivanje barvnih slik Marsa, zaznavanje atmosferskega sijaja 200 km za črto terminatorja, barvne spremembe v bližini terminatorja, zaznavanje atmosferskega sijaja 200 km za črto terminatorja, in izslediti plastno strukturo Marsove atmosfere.

Mars 4, Mars 5, Mars 6 in Mars 7 so izstrelili 21. julija, 25. julija, 5. in 9. avgusta 1973. Prvič so štiri vesoljska plovila hkrati poletela po medplanetarni poti. "Mars-4" in "Mars-5" sta bila namenjena raziskovanju Marsa iz orbite umetnega satelita Marsa; "Mars-6" in "Mars-7" sta vključevala module za spuščanje. Vesoljsko plovilo je bilo na pot leta proti Marsu izstreljeno iz vmesne orbite umetnega zemeljskega satelita. Na poti leta vesoljskega plovila so se redno izvajale radijske komunikacije za merjenje parametrov gibanja, spremljanje stanja sistemov na krovu in prenos znanstvenih informacij. Poleg sovjetske znanstvene opreme so bili na krovu postaj Mars-6 in Mars-7 nameščeni francoski instrumenti, namenjeni skupnim sovjetsko-francoskim poskusom preučevanja sončnega radijskega sevanja (stereo oprema), preučevanju sončne plazme in kozmičnega žarki . Da bi zagotovili izstrelitev vesoljskega plovila na izračunano točko krožnega planeta med letom, so bili izvedeni popravki poti njihovega gibanja. "Mars-4" in "Mars-5", ki sta opravila pot približno 460 milijonov km, sta 10. in 12. februarja 1974 dosegla obrobje Marsa. Zaradi dejstva, da se zavorni pogonski sistem ni vklopil, je vesoljsko plovilo Mars-4 prešlo blizu planeta na razdalji 2200 km od njegove površine.

Hkrati so s fototelevizijsko napravo pridobili fotografije Marsa. 12. februarja 1974 je bil na vesoljskem plovilu Mars-5 vklopljen korektivni zavorni pogonski sistem (KTDU-425A) in zaradi manevra je naprava vstopila v orbito umetnega satelita Mars. Vesoljski plovili Mars-6 in Mars-7 sta bližino planeta Mars dosegli 12. marca oziroma 9. marca 1974. Ko se je približevalo planetu, je vesoljsko plovilo Mars-6 samostojno, s pomočjo vgrajenega nebesnega navigacijskega sistema, izvedlo končno korekcijo svojega gibanja in spustni modul se je ločil od vesoljskega plovila. Z vklopom pogonskega sistema je bilo spustno vozilo prestavljeno na tirnico srečanja z Marsom. Spuščajoče se vozilo je vstopilo v Marsovo atmosfero in začelo aerodinamično zavirati. Ko je bila dosežena določena preobremenitev, se je aerodinamični stožec spustil in padalski sistem se je vključil v delovanje. Vesoljsko plovilo Mars-6 je med spuščanjem prejelo informacije iz spuščajočega modula, ki je nadaljevalo gibanje po heliocentrični orbiti z najmanjšo oddaljenostjo od površine Marsa ~ 1600 km in je bilo posredovano na Zemljo. Za preučevanje atmosferskih parametrov so bili na spustnem modulu nameščeni instrumenti za merjenje tlaka, temperature, kemične sestave in senzorji preobremenitve. Spuščajoči modul vesoljskega plovila Mars-6 je dosegel površje planeta na območju s koordinatami 24° J. w. in 25° Z. d. Spustnega modula vesoljskega plovila Mars-7 (po ločitvi od postaje) ni bilo mogoče prenesti na tir srečanja z Marsom in je šel blizu planeta na razdalji 1300 km od njegove površine.

Izstrelitve vesoljskih plovil serije Mars so izvedli nosilna raketa Molniya (Mars-1) in nosilna raketa Proton z dodatno 4. stopnjo (Mars-2 - Mars-7).

1. Koncept in značilnosti spustne kapsule

1.1 Namen in postavitev

1.2 Spust iz orbite

2. SK design

2.1 Ohišje

2.2 Toplotno zaščitni premaz

Seznam uporabljene literature

Spustna kapsula (DC) vesoljskega plovila (SC) je zasnovana za hitro dostavo posebnih informacij iz orbite na Zemljo. Na vesoljskem plovilu sta nameščeni dve spustni kapsuli (slika 1).

Slika 1.

SC je vsebnik za nosilec informacij, povezan s ciklom raztezanja filma vesoljskega plovila in opremljen s kompleksom sistemov in naprav, ki zagotavljajo varnost informacij, spust iz orbite, mehak pristanek in zaznavanje SC med spuščanjem in po pristanku.

Glavne značilnosti zavarovalnice

Teža sestavljenega vozila - 260 kg

Zunanji premer SC - 0,7 m

Največja velikost sestavljenega vozila je 1,5 m

Višina orbite vesoljskega plovila - 140 - 500 km

Naklon orbite vesoljskega plovila je 50,5 - 81 stopinj.

Telo SK (slika 2) je izdelano iz aluminijeve zlitine, ima obliko blizu krogle in je sestavljeno iz dveh delov: zaprtega in nezatesnjenega. V zaprtem delu so: posebna tuljava nosilca informacij, sistem za vzdrževanje toplotnih pogojev, sistem za tesnjenje reže, ki povezuje zaprti del SC s filmsko-prenosno potjo vesoljskega plovila, HF oddajniki, samouničenje sistem in drugo opremo. V breztlačnem delu so padalski sistem, dipolni reflektorji in VHF kontejner Peleng. Dipolni reflektorji, HF oddajniki in kontejner Peleng-UHF omogočajo detekcijo SC na koncu odseka spuščanja in po pristanku.

Karoserija SC je od zunaj zaščitena pred aerodinamičnim segrevanjem s plastjo toplotno zaščitne prevleke.

Dve ploščadi 3, 4 s pnevmatsko stabilizacijsko enoto SK 5, zavornim motorjem 6 in telemetrično opremo 7 sta nameščeni na spustni kapsuli s pomočjo napenjalnih trakov (slika 2).

Pred namestitvijo na vesoljsko plovilo je spuščena kapsula povezana s tremi ključavnicami 9 ločevalnega sistema s prehodnim okvirjem 8. Po tem se okvir spoji s telesom vesoljskega plovila. Sovpadanje rež poti vlečenja filma vesoljskega plovila in SC zagotavljata dva vodilna zatiča, nameščena na telesu vesoljskega plovila, tesnost povezave pa zagotavlja gumijasto tesnilo, nameščeno na SC vzdolž obrisa vesoljskega plovila. reža. Z zunanje strani je SC zaprt s paketi zaslon-vakuumska toplotna izolacija (SVTI).

Snemanje SC iz trupa vesoljskega plovila se izvede ob predvidenem času po zatesnitvi vrzeli na poti vlečenja filma, odpuščanju paketov goriva v zraku in obračanju vesoljskega plovila na nagibni kot, ki zagotavlja optimalno trajektorijo spuščanja SC na območje pristanka. Na ukaz vgrajenega računalnika vesoljskega plovila se aktivirajo ključavnice 9 (slika 2) in SC se s pomočjo štirih vzmetnih potiskalcev 10 loči od telesa vesoljskega plovila. Zaporedje aktiviranja sistemov za nadzor v sili v odsekih za spuščanje in pristajanje je naslednje (slika 3):

Vrtenje kapsule glede na os X (slika 2), da se med delovanjem ohrani zahtevana smer vektorja potiska zavornega motorja, vrtenje izvaja pnevmatska stabilizacijska enota (PS);

Vklop zavornega motorja;

Zatiranje kotne hitrosti vrtenja SC z uporabo PAS;

Streljanje zavornega motorja in PAS (če napenjalni trakovi ne delujejo, se SC samouniči po 128 s);

Odstranitev pokrova padalskega sistema, aktiviranje zavornega padala in dipolnih reflektorjev, sprostitev čelne toplotne zaščite (za zmanjšanje teže vozila);

Nevtralizacija sredstev za samouničenje SK;

Snemanje zavornega padala in zagon glavnega;

Tlačenje cilindra kontejnerja "Peleng VHF" in vklop KB in VHF oddajnikov;

Aktivacija motorja za mehko pristajanje s signalom izotopskega višinomera, pristanek;

Vklop ponoči na podlagi signala fotosenzorja svetlobnega pulza.

Telo SK (slika 4) je sestavljeno iz naslednjih glavnih delov: telesa osrednjega dela 2, dna 3 in pokrova padalskega sistema I, izdelanega iz aluminijeve zlitine.

Telo osrednjega dela skupaj z dnom tvori zaprt prostor, namenjen posebnim medijem in opremi za shranjevanje informacij. Povezava telesa z dnom se izvede s pomočjo zatičev 6 z uporabo tesnil 4, 5 iz vakuumske gume.

Pokrov padalskega sistema je povezan s telesom osrednjega dela s pomočjo potisnih ključavnic 9.

Telo osrednjega dela (slika 5) je varjena konstrukcija in je sestavljeno iz adapterja I, lupine 2, okvirjev 3,4 in ohišja 5.

Adapter I je sestavljen iz dveh delov, sočelno varjenih. Vklopljeno končna površina Adapter ima utor za gumijasto tesnilo 7, na stranski površini so izbokline s slepimi navojnimi luknjami za namestitev padalskega sistema. Okvir 3 služi za povezavo telesa osrednjega dela z dnom s pomočjo čepov 6 in za pritrditev okvirja instrumenta.

Okvir 4 je močnostni del okvirja, izdelan je iz odkovkov in ima vafelj strukturo. V okvirju, na strani zatesnjenega dela, na izboklinah so slepe navojne luknje, namenjene pritrdilnim napravam, skozi luknje "C" za namestitev tlačnih konektorjev 9 in luknje "F" za namestitev ključavnic-potiskalcev pokrova padalskega sistema. . Poleg tega ima okvir utor za cev sistema za tesnjenje reže 8. Ušesa "K" so zasnovana za povezavo SC s prehodnim okvirjem s ključavnicami II.

Na strani predala za padalo je adapter I zaprt z ohišjem 5, ki je pritrjen z vijaki 10.

Na ohišju osrednjega dela so štiri luknje 12, ki se uporabljajo za namestitev mehanizma za ponastavitev čelne toplotne zaščite.

Dno (slika 6) je sestavljeno iz okvirja I in kroglaste lupine 2, ki sta čelno zvarjena skupaj. Okvir ima dva obročasta utora za gumijasta tesnila, luknje "A" za povezavo dna s telesom osrednjega dela, tri izbokline "K" s slepimi navojnimi luknjami, namenjene za vrvjarska dela na SK. Za preverjanje tesnosti SC je v okvirju izdelana navojna luknja s čepom 6, ki je v njej nameščen. V sredini lupine 2 je z vijaki 5 pritrjen priključek 3, ki služi za hidropnevmatsko testiranje SC. pri proizvajalcu.

Pokrov padalskega sistema (slika 7) je sestavljen iz okvirja I in lupine 2, ki sta sočelno varjena. V polnem delu pokrova je reža, skozi katero poteka steblo adapterja ohišja osrednjega dela. Na zunanji površini pokrova so nameščene cevi 3 bloka cevi in ​​privarjeni nosilci 6, namenjeni za pritrditev odtrgalnih konektorjev 9. C znotraj Pokrovi so privarjeni na lupino z nosilci 5, ki služijo za pritrditev padalnega padala. Šobe 7 povezujejo votlino prostora za padalo z atmosfero.

Toplotna zaščitna prevleka (HPC) je namenjena zaščiti kovinskega telesa vesoljskega plovila in opreme, ki se nahaja v njem, pred aerodinamičnim segrevanjem med spuščanjem iz orbite.

Strukturno je SK TZP sestavljen iz treh delov (slika 8): TZP pokrova padalskega sistema I, TZP telesa osrednjega dela 2 in TZP dna 3, reže med katerimi so zapolnjene z Viksintom. tesnilo.

TZP pokrov I je azbestno-tekstolitna lupina spremenljive debeline, vezana na toplotnoizolacijsko podplast iz materiala TIM. Podsloj je z lepilom povezan s kovinskim in azbestnim laminatom. Notranja površina pokrovi in ​​zunanja površina adapterja trakta za vlečenje filma so prekriti z materialom TIM in penasto plastiko. Ovitki TZP vsebujejo:

Štiri luknje za dostop do pritrdilnih ključavnic prednje toplotne zaščite, zamašene z navojnimi čepi 13;

Štiri luknje za dostop do pirolokov, ki pritrjujejo pokrov na ohišje osrednjega dela SC, zamašene s čepi 14;

Trije žepi za namestitev SC na prehodni okvir in zaprti z oblogami 5;

Luknje za odtrganje električnih konektorjev, prekrite s pokrovčki.

Blazinice so nameščene na tesnilno maso in pritrjene s titanovimi vijaki. Prosti prostor na mestih vgradnje oblog je zapolnjen z materialom TIM, katerega zunanja površina je prekrita s plastjo azbestne tkanine in plastjo tesnilne mase.

V režo med steblom trakta za vlečenje filma in koncem izreza pokrova TZP se namesti penasta vrvica, na katero se nanese plast tesnilne mase.

TZP telesa osrednjega dela 2 je sestavljen iz dveh azbestno-tekstolitnih polobročev, nameščenih na lepilo in povezanih z dvema blazinicama II. Polobroči in obloge so pritrjeni na telo s titanovimi vijaki. Na ohišju TZP je osem desk 4 namenjenih vgradnji ploščadi.

TZP dno 3 (čelna toplotna zaščita) je sferična azbestno-tekstolitna lupina enake debeline. Na notranji strani je na TZP z vijaki iz steklenih vlaken pritrjen obroč iz titana, ki služi za povezavo TZP s telesom osrednjega dela z reset mehanizmom. Reža med spodnjim TZP in kovino je napolnjena s tesnilno maso z oprijemom na TZP. Z notranje strani je dno prekrito s plastjo toplotnoizolacijskega materiala TIM debeline 5 mm.

2.3 Postavitev opreme in enot

Oprema je v SC nameščena tako, da je zagotovljen enostaven dostop do vsake naprave, najmanjša dolžina kabelsko omrežje, zahtevan položaj težišča SC in zahtevan položaj naprave glede na vektor preobremenitve.

Predstavljajte si, da so vam ponudili opremo vesoljska odprava. Katere naprave, sistemi, zaloge bodo potrebne daleč od Zemlje? Takoj se spomnim na motorje, gorivo, skafandre, kisik. Po kratkem premisleku si lahko omislite solarne panele in komunikacijski sistem ... Potem vam pridejo na misel le še bojni fazarji iz serije Zvezdne steze. Sodobna vesoljska plovila, zlasti s posadko, so medtem opremljena s številnimi sistemi, brez katerih je njihovo uspešno delovanje nemogoče, vendar širša javnost o njih ne ve skoraj nič.

Vakuum, breztežnost, močno sevanje, udarci mikrometeoritov, pomanjkanje opore in označenih smeri v vesolju - vse to so dejavniki vesoljskih poletov, ki jih na Zemlji praktično ni. Da bi se jim spopadla, so vesoljska plovila opremljena s številnimi napravami, na katere v vsakdanjem življenju nihče ne pomisli. Vozniku na primer običajno ni treba skrbeti, ali bo avto obdržal v sebi vodoravni položaj, za vrtenje pa je dovolj, da zavrtite volan. V vesolju je treba pred vsakim manevrom preveriti usmerjenost naprave po treh oseh, zavoje pa izvajajo motorji – navsezadnje ni ceste, s katere bi se lahko odrinili s kolesi. Ali na primer pogonski sistem - poenostavljeno predstavlja rezervoarje z gorivom in zgorevalno komoro, iz katere izbruhnejo plameni. Medtem pa vključuje številne naprave, brez katerih motor v vesolju ne bo deloval ali celo eksplodiral. Zaradi vsega tega je vesoljska tehnologija nepričakovano zapletena v primerjavi s kopensko.

Deli raketnih motorjev

Večina sodobnih vesoljskih plovil ima raketne motorje na tekoče tekočino. Vendar jim v breztežnosti ni enostavno zagotoviti stabilne oskrbe z gorivom. V odsotnosti gravitacije vsaka tekočina pod vplivom sil površinske napetosti teži k obliki krogle. Običajno se v rezervoarju oblikuje veliko plavajočih kroglic. Če komponente goriva tečejo neenakomerno, izmenično s plinom, ki polni praznine, bo zgorevanje nestabilno. V najboljšem primeru se bo motor ustavil - dobesedno se bo "zadušil" v plinskem mehurčku, v najslabšem primeru pa bo prišlo do eksplozije. Zato morate za zagon motorja pritisniti gorivo proti sesalnim napravam in tako ločiti tekočino od plina. Eden od načinov za "obarjanje" goriva je vklop pomožnih motorjev, na primer motorjev na trda goriva ali stisnjen plin. Vklopljeno kratek čas ustvarili bodo pospešek, tekočina pa bo po vztrajnosti pritisnjena na dovod goriva, hkrati pa se bo osvobodila plinskih mehurčkov. Drugi način je zagotoviti, da prva porcija tekočine vedno ostane v dovodu. Če želite to narediti, lahko blizu njega postavite mrežasto sito, ki bo zaradi kapilarnega učinka zadržala del goriva za zagon motorja, ko se zažene, pa se bo preostanek "usedel" po vztrajnosti, kot v prvem možnost.

Vendar obstaja bolj radikalen način: nalijte gorivo v elastične vrečke, nameščene znotraj rezervoarja, in nato v rezervoarje načrpajte plin. Za tlačenje se običajno uporablja dušik ali helij, ki sta shranjena v visokotlačnih jeklenkah. Seveda je prekomerno telesno težo, vendar z nizko močjo motorja se lahko znebite črpalk za gorivo - tlak plina bo zagotovil dobavo komponent skozi cevovode v zgorevalno komoro. Pri močnejših motorjih so nepogrešljive črpalke z električnim ali celo plinskoturbinskim pogonom. V slednjem primeru turbino vrti plinski generator - majhna zgorevalna komora, ki zgoreva glavne komponente ali posebno gorivo.

Manevriranje v prostoru zahteva visoko natančnost, kar pomeni, da je potreben regulator, ki nenehno prilagaja porabo goriva in zagotavlja izračunano potisno silo. Pomembno je ohraniti pravilno razmerje goriva in oksidanta. V nasprotnem primeru bo učinkovitost motorja padla, poleg tega pa bo ena od komponent goriva zmanjkala pred drugo. Pretok komponent merimo tako, da v cevovode namestimo majhne rotorje, katerih hitrost vrtenja je odvisna od hitrosti pretoka tekočine. In pri motorjih z nizko močjo je pretok togo nastavljen s kalibriranimi podložkami, nameščenimi v cevovodih.

Zaradi varnosti je pogonski sistem opremljen z zaščito v sili, ki izklopi pokvarjen motor, preden eksplodira. Upravlja se samodejno, saj se lahko v izrednih razmerah temperatura in tlak v zgorevalni komori zelo hitro spremenita. Na splošno so motorji ter naprave za gorivo in cevovod predmet povečane pozornosti v katerem koli vesoljskem plovilu. V mnogih primerih zaloga goriva določa življenjsko dobo sodobnih komunikacijskih satelitov in znanstvenih sond. Pogosto se ustvari paradoksalna situacija: naprava je popolnoma delujoča, vendar ne more delovati zaradi izčrpanosti goriva ali na primer puščanja plina za ustvarjanje tlaka v rezervoarjih.

Svetloba namesto vrha

Za opazovanje Zemlje in nebesnih teles, upravljanje sončnih kolektorjev in hladilnih radiatorjev, izvajanje komunikacijskih sej in priklopnih operacij mora biti naprava usmerjena na določen način v prostoru in v tem položaju stabilizirana. Najbolj očiten način za določanje orientacije je uporaba sledilcev zvezd, miniaturnih teleskopov, ki prepoznajo več referenčnih zvezd na nebu hkrati. Na primer, senzor sonde New Horizons, ki leti proti Plutonu, fotografira del zvezdnega neba 10-krat na sekundo in vsak okvir primerja z zemljevidom, shranjenim v računalniku. Če se okvir in zemljevid ujemata, je z orientacijo vse v redu, če ne, je enostavno izračunati odstopanje od želenega položaja.

Obrati vesoljskega plovila se merijo tudi z žiroskopi - majhnimi in včasih le miniaturnimi vztrajniki, nameščenimi v kardanu in se vrtijo do hitrosti približno 100.000 vrtljajev na minuto! Takšni žiroskopi so kompaktnejši od zvezdnih senzorjev, vendar niso primerni za merjenje vrtljajev, večjih od 90 stopinj: okvirji kardanov se zložijo. Laserski žiroskopi - obročni in optični - nimajo te pomanjkljivosti. Pri prvem dva svetlobna vala, ki ju oddaja laser, krožita drug proti drugemu po sklenjenem tokokrogu, odbijajoč se od zrcal. Ker imajo valovi enako frekvenco, se seštevajo in tvorijo interferenčni vzorec. Ko pa se hitrost vrtenja aparature (skupaj z ogledali) spremeni, se zaradi Dopplerjevega efekta spremenijo frekvence odbitih valov in začnejo se premikati interferenčne obrobe. Če jih preštejete, lahko natančno izmerite, koliko se je spremenila kotna hitrost. V žiroskopu z optičnimi vlakni potujeta dva laserska žarka drug proti drugemu po krožni poti, pri srečanju pa je fazna razlika sorazmerna s hitrostjo vrtenja obroča (to je tako imenovani Sagnacov učinek). Prednost laserskih žiroskopov je odsotnost mehansko premikajočih se delov – namesto njih se uporablja svetloba. Takšni žiroskopi so cenejši in lažji od običajnih mehanskih, čeprav po natančnosti praktično niso slabši od njih. Toda laserski giroskopi ne merijo orientacije, ampak le kotne hitrosti. Ko jih pozna, vgrajeni računalnik sešteje zavoje za vsak delček sekunde (ta proces se imenuje integracija) in izračuna kotni položaj vozila. To je zelo preprost način spremljanja orientacije, seveda pa so tako izračunani podatki vedno manj zanesljivi kot neposredne meritve in zahtevajo redno kalibracijo in izpopolnjevanje.

Mimogrede, spremembe v hitrosti naprej naprave se spremljajo na podoben način. Za neposredno merjenje je potreben težak Dopplerjev radar. Postavljen je na Zemlji in meri samo eno komponento hitrosti. Vendar ni problem izmeriti njegovega pospeška na krovu naprave z uporabo visoko natančnih merilnikov pospeška, na primer piezoelektričnih. Gre za posebej izrezane kremenčeve plošče v velikosti varovalne zaponke, ki se pod vplivom pospeška deformirajo, zaradi česar se na njihovi površini pojavi statični učinek. električni naboj. Z nenehnim merjenjem spremljajo pospešek naprave in z njeno integracijo (spet brez vgrajenega računalnika ne gre) izračunajo spremembe hitrosti. Res je, da takšne meritve ne upoštevajo vpliva gravitacijske privlačnosti nebesnih teles na hitrost aparata.

Natančnost manevriranja

Torej je določena usmerjenost naprave. Če se razlikuje od zahtevanega, ukazi “ izvršilni organi", na primer mikromotorji, ki delujejo na stisnjen plin ali tekoče gorivo. Običajno takšni motorji delujejo v impulznem načinu: kratek pritisk za začetek zavoja, nato pa takoj nov. nasprotna smer, da ne bi “preleteli” želenega položaja. Teoretično je dovolj, da imamo 8-12 takih motorjev (dva para za vsako os vrtenja), vendar jih je za zanesljivost nameščenih več. Bolj natančno kot morate vzdrževati orientacijo naprave, pogosteje morate vklopiti motorje, kar poveča porabo goriva.

Druga sposobnost nadzora orientacije je zagotovljena z močnimi žiroskopi - girodini. Njihovo delo temelji na zakonu o ohranitvi kotne količine. Če se postaja pod vplivom zunanjih dejavnikov začne obračati v določeno smer, je dovolj, da "zasukate" girodinski vztrajnik v isto smer, ta bo "prevzel vrtenje" in nezaželeno vrtenje postaje stop.

S pomočjo žirodinov ne morete samo stabilizirati satelita, temveč tudi spremeniti njegovo orientacijo, včasih pa celo bolj natančno kot z uporabo raketnih motorjev. Da pa so girodini učinkoviti, morajo imeti velik vztrajnostni moment, kar zahteva znatno maso in velikost. Pri velikih satelitih so žiroskopi sile lahko zelo veliki. Na primer, trije močni žiroskopi ameriške postaje Skylab so tehtali po 110 kilogramov in naredili približno 9000 vrtljajev na minuto. Na mednarodnem vesoljska postaja(ISS) žirodine so naprave velikosti velikega pralni stroj, vsak pa tehta približno 300 kilogramov. Kljub njihovi resnosti je njihova uporaba še vedno bolj donosna kot nenehno oskrbovanje postaje z gorivom.

Vendar velikega girodina ni mogoče pospešiti hitreje kot nekaj sto ali največ tisoč vrtljajev na minuto. Če zunanje motnje ves čas vrtijo aparat v isto smer, potem vztrajnik čez čas doseže največjo hitrost in ga je treba "razbremeniti" z vklopom orientacijskih motorjev.

Za stabilizacijo aparata zadoščajo trije girodini z medsebojno pravokotnimi osema. Toda običajno jih je več: kot vsak izdelek, ki ima gibljive dele, se lahko tudi girodini zlomijo. Nato jih je treba popraviti ali zamenjati. Leta 2004 je morala posadka za popravilo girodinov, ki se nahajajo "na krovu" ISS, opraviti več potovanj v odprt prostor. Nasini astronavti so ob obisku teleskopa Hubble v orbiti zamenjali iztekle in okvarjene girodine. Naslednja tovrstna operacija je načrtovana konec leta 2008. Brez nje vesoljski teleskop, najverjetneje ne bo uspelo naslednje leto.

Obroki med letom

Za delovanje elektronike, s katero je vsak satelit nabito poln, je potrebna energija. Praviloma se uporablja vgrajeno električno omrežje D.C. napetost 27-30 V. Za distribucijo električne energije se uporablja razvejano kabelsko omrežje. Mikrominiaturizacija elektronike omogoča zmanjšanje preseka žic, saj sodobna oprema ne zahteva velikega toka, vendar njihove dolžine ni mogoče bistveno zmanjšati - odvisno je predvsem od velikosti naprave. Za majhne satelite je to desetine in stotine metrov, za vesoljska plovila in orbitalne postaje- desetine in stotine kilometrov!

Na napravah, katerih življenjska doba ne presega več tednov, se kot viri energije uporabljajo kemične baterije za enkratno uporabo. Dolgoživi telekomunikacijski sateliti ali medplanetarne postaje so običajno opremljeni s sončnimi kolektorji. vsak kvadratni meter v Zemljini orbiti sprejema sevanje Sonca s skupno močjo 1,3 kW. To je tako imenovana solarna konstanta. Sodobne sončne celice pretvorijo 15-20 % te energije v elektriko. Prvič so bili uporabljeni sončni kolektorji Ameriški satelit Avangard-1, izstreljen februarja 1958. Temu malčku so omogočili, da je produktivno živel in delal do sredine šestdesetih let, medtem ko je sovjetski Sputnik 1, ki je imel na krovu le baterijo, umrl v nekaj tednih.

Pomembno je omeniti, da sončni kolektorji običajno delujejo samo v povezavi s puferskimi baterijami, ki se polnijo na sončni strani orbite in sproščajo energijo v senci. Te baterije so nujne tudi v primeru izgube orientacije proti soncu. Vendar so težki, zato je zaradi njih pogosto treba zmanjšati težo naprave. Včasih to povzroči resne težave. Na primer, leta 1985 med poletom postaje Salyut-7 brez posadke so njene sončne celice zaradi okvare prenehale polniti baterije. Zelo hitro so vgrajeni sistemi iz njih iztisnili ves sok in postaja se je izklopila. Rešila jo je posebna »zveza«, poslana v kompleks, ki je bil tih in se ni odzival na ukaze z Zemlje. Po priklopu na postajo sta kozmonavta Vladimir Džanibekov in Viktor Savinih poročala Zemlji: »Mraz je, ne morete delati brez rokavic. Zmrzal na kovinskih površinah. Smrdi po ustaljenem zraku. Na postaji nič ne dela. Res kozmična tišina ..." Spretna dejanja posadke so uspela vdahniti življenje " ledena hiša" Toda v podobni situaciji med prvim izstrelitvijo para Yamalov-100 leta 1999 ni bilo mogoče rešiti enega od dveh komunikacijskih satelitov.

Na zunanjih območjih sončni sistem, zunaj orbite Marsa so solarni paneli neučinkoviti. Napajanje za medplanetarne sonde zagotavljajo radioizotopski toplotni generatorji (RTG). Običajno so to neodstranljivi, zaprti kovinski valji, iz katerih izhaja par žic pod napetostjo. Vzdolž osi valja je nameščena palica iz radioaktivnega in zato vročega materiala. Iz njega štrli termočlen, kot iz masažne krtače-glavnika. Njihovi "vroči" spoji so povezani s centralno palico, njihovi "hladni" spoji pa so povezani s telesom in se hladijo skozi njegovo površino. Temperaturna razlika rodi električni tok. Neporabljeno toploto je mogoče "povrati" za ogrevanje opreme. To je bilo storjeno zlasti na sovjetskih lunohodih ter na ameriških postajah Pioneer in Voyager.

Vir energije, ki se uporablja v RTG, je radioaktivni izotopi, tako kratkožive z razpolovno dobo od nekaj mesecev do enega leta (polonij-219, cerij-144, kurij-242), kot dolgožive, ki trajajo desetletja (plutonij-238, prometij-147, kobalt- 60, stroncij-90). Generator že omenjene sonde New Horizons je na primer "napolnjen" z 11 kilogrami plutonijevega-238 dioksida in daje izhodno moč 200-240 W. Telo RTG je narejeno zelo trpežno - v primeru nesreče mora prenesti eksplozijo nosilne rakete in vstop v zemeljsko atmosfero; poleg tega služi kot zaslon za zaščito opreme na vozilu pred radioaktivnim sevanjem.

Na splošno je RTG preprosta in izjemno zanesljiva stvar, v njem se preprosto ni kaj pokvariti. Njegovi dve pomembni pomanjkljivosti sta: strašno visoki stroški, saj potrebne cepljive snovi ne nastajajo v naravi, ampak se z leti proizvajajo v jedrskih reaktorjih, in relativno nizka izhodna moč na enoto mase. Če ob dolgotrajnem delu potrebujete tudi več moči, potem ostane le še uporaba jedrski reaktor. Bili so na primer na satelitih za pomorsko izvidništvo ZDA, ki jih je razvil oblikovalski biro V.N. Čelomeja. Toda v vsakem primeru uporaba radioaktivnih snovi zahteva najresnejše varnostne ukrepe, zlasti v primeru izrednih razmer med postopkom izstrelitve v orbito.

Izogibajte se vročinskemu udaru

Skoraj vsa energija, porabljena na krovu, se na koncu spremeni v toploto. Temu je dodano še ogrevanje s sončnim sevanjem. Na majhnih satelitih za preprečevanje pregrevanja uporabljajo toplotne zaslone, ki odbijajo sončno svetlobo, pa tudi zaslonsko-vakuumsko toplotno izolacijo - večplastne vrečke iz izmeničnih plasti zelo tankih steklenih vlaken in polimernega filma, prevlečenega z aluminijem, srebrom ali celo zlatom. Zunaj je na to "plasteno pogačo" nameščen zapečaten pokrov, iz katerega se črpa zrak. Da bo sončno ogrevanje bolj enakomerno, lahko satelit vrtite počasi. Toda takšne pasivne metode zadostujejo le v redkih primerih, ko je moč vgrajene opreme nizka.

Na bolj ali manj velikih vesoljskih plovilih se je treba, da bi se izognili pregrevanju, aktivno znebiti odvečne toplote. V vesoljskih razmerah obstajata le dva načina za to: z izhlapevanjem tekočine in toplotnim sevanjem s površine naprave. Uparjalniki se redko uporabljajo, saj morate zanje vzeti zalogo "hladilnega sredstva". Veliko pogosteje se radiatorji uporabljajo za pomoč pri »oddajanju« toplote v prostor.

Prenos toplote s sevanjem je sorazmeren s površino in po Stefan-Boltzmannovem zakonu s četrto potenco njene temperature. Večja in kompleksnejša kot je naprava, težje jo je ohladiti. Dejstvo je, da sproščanje energije raste sorazmerno z njegovo maso, torej s kubikom njegove velikosti, površina pa je sorazmerna samo s kvadratom. Recimo, da se je iz serije v serijo satelit povečal za 10-krat - prvi so bili velikosti TV boxa, naslednji so postali velikosti avtobusa. Ob tem sta se masa in energija povečali za 1000-krat, površina pa le za 100. To pomeni, da bi moralo na enoto površine uiti 10-krat več sevanja. Da bi to zagotovili, mora absolutna površinska temperatura satelita (v Kelvinih) postati 1,8-krat višja (4√-10). Na primer, namesto 293 K (20 °C) - 527 K (254 °C). Jasno je, da naprave na ta način ni mogoče segrevati. zato sodobnih satelitov, ko so vstopili v orbito, se ne napolnijo le s sončnimi kolektorji in raztegljivimi antenami, temveč tudi z radiatorji, ki praviloma štrlijo pravokotno na površino naprave, usmerjeno proti soncu.

Toda sam radiator je le en element sistema toplotne regulacije. Navsezadnje mu je treba še vedno dovajati toploto, ki jo je treba odvajati. Najbolj razširjena sta aktivna tekočina in plinski sistemi hlajenje zaprtega tipa. Hladilna tekočina teče okoli grelnih enot opreme, nato vstopi v radiator na zunanji površini naprave, oddaja toploto in se spet vrne k svojim virom (hladilni sistem v avtomobilu deluje približno na enak način). Sistem termoregulacije tako vključuje različne notranje toplotne izmenjevalce, plinovode in ventilatorje (pri napravah s hermetičnim ohišjem), toplotne mostove in toplotne plošče (pri nehermetični arhitekturi).

Na vesoljskih plovilih s posadko je treba sprostiti še posebej veliko toplote, temperaturo pa je treba vzdrževati v zelo ozkem območju - od 15 do 35 ° C. Če radiatorji odpovejo, bo treba drastično zmanjšati porabo energije na krovu. Poleg tega je pri dolgotrajni tovarni zahtevano vzdrževanje vseh kritičnih elementov opreme. To pomeni, da mora biti možno po delih izklopiti posamezne komponente in cevovode, izprazniti in zamenjati hladilno tekočino. Kompleksnost sistema toplotnega nadzora se neverjetno poveča zaradi prisotnosti številnih heterogenih medsebojno delujočih modulov. Zdaj ima vsak modul ISS svoj sistem toplotnega nadzora in velike radiatorje postaje, nameščene pravokotno na glavni nosilec. sončne plošče, se uporabljajo za delo "pod velikimi obremenitvami" med znanstveni poskusi z visoko porabo energije.

Podpora in zaščita

Ko govorimo o številnih sistemih vesoljskih plovil, pogosto pozabimo na telo, v katerem so vsa nameščena. Ohišje prevzame tudi obremenitve ob izstrelitvi naprave, zadržuje zrak, zagotavlja zaščito pred meteornimi delci in kozmično sevanje.

Vse zasnove ohišij so razdeljene na dvoje velike skupine- zaprti in nezatesnjeni. Že prvi sateliti so bili izdelani hermetično zaprti, da so opremi omogočili pogoje delovanja, ki so blizu tistim na Zemlji. Njihova telesa so imela običajno obliko vrtilnih teles: valjasto, stožčasto, kroglasto ali kombinacijo teh. Ta oblika je danes ohranjena v vozilih s posadko.

S prihodom naprav, odpornih na vakuum, so se začele uporabljati nehermetične strukture, ki so znatno zmanjšale težo naprave in omogočile bolj fleksibilno konfiguracijo opreme. Osnova konstrukcije je prostorski okvir ali nosilec, pogosto izdelan iz kompozitnih materialov. Pokrita je s satjastimi ploščami - troslojnimi ploščatimi strukturami iz dveh plasti ogljikovih vlaken in jedra iz satja iz aluminija. Takšne plošče imajo kljub majhni teži zelo visoko togost. Elementi sistemov in instrumentacije naprave so pritrjeni na okvir in plošče.

Da bi zmanjšali stroške vesoljskih plovil, jih vedno bolj gradijo na podlagi enotnih platform. Praviloma so servisni modul, ki združuje sisteme napajanja in krmiljenja ter pogonski sistem. Predal za ciljno opremo je nameščen na takšno ploščad - in naprava je pripravljena. Ameriški in zahodnoevropski telekomunikacijski sateliti so zgrajeni na le nekaj takih platformah. Obetavne ruske medplanetarne sonde - Phobos-Grunt, Luna-Glob - nastajajo na podlagi platforme Navigator, razvite v NPO poimen. S.A. Lavočkina.

Celo naprava, sestavljena na nezatesnjeni platformi, je le redko videti "puščajoča". Reže so prekrite z večslojno protimeteorno in protisevalno zaščito. Med trkom prva plast izhlapi delce meteorja, naslednje plasti pa razpršijo tok plina. Seveda takšni zasloni verjetno ne bodo zaščitili pred redkimi meteoriti s premerom centimetra, vendar je zaščita pred številnimi zrni peska s premerom do milimetra, katerih sledi so vidne na primer na oknih ISS. precej učinkovito.

Zaščitna obloga na osnovi polimerov ščiti pred kozmičnim sevanjem - trdim sevanjem in tokovi nabitih delcev. Pred sevanjem pa je elektronika zaščitena na druge načine. Najpogostejša je uporaba mikrovezij, odpornih na sevanje, na safirni podlagi. Vendar pa je stopnja integracije odpornih čipov precej nižja kot pri običajnih procesorjih in pomnilnikih namiznih računalnikov. V skladu s tem parametri takšne elektronike niso zelo visoki. Na primer, procesor Mongoose V, ki nadzoruje let sonde New Horizons, ima taktno frekvenco le 12 MHz, medtem ko domače namizje že dolgo deluje v gigahercih.

Bližina v orbiti

Najmočnejše rakete so sposobne v orbito izstreliti okoli 100 ton tovora. Večje in bolj prilagodljive vesoljske strukture nastanejo s kombiniranjem neodvisno izstreljenih modulov, kar pomeni, da je treba rešiti kompleksen problem "privezovanja" vesoljskih plovil. Približevanje daleč, da ne bi izgubljali časa, se izvaja maksimalno visoka hitrost. Za Američane je to povsem na vesti »dežele«. V domačih programih sta "zemlja" in ladja, opremljena s kompleksom radijskih in optičnih sredstev za merjenje parametrov poti, relativnega položaja in gibanja vesoljskih plovil, enako odgovorna za srečanje. Zanimivo je, da so si sovjetski razvijalci izposodili del opreme sistema za srečanja ... od radarskih navigacijskih glav. vodene rakete razred zrak-zrak in zemlja-zrak.

Na razdalji enega kilometra se začne faza vodenja pristajanja, od 200 metrov pa se začne odsek priveza. Za večjo zanesljivost se uporablja kombinacija avtomatskih in ročnih pristopov. Samo priklop se zgodi pri hitrosti približno 30 cm/s: hitreje bo nevarno, manj je tudi nemogoče - ključavnice priklopnega mehanizma morda ne bodo delovale. Ko združijo Sojuz, kozmonavti na ISS ne čutijo sunka - absorbira ga celotna precej prožna struktura kompleksa. To lahko opazite le po tresenju slike v video kameri. Toda ko se težki moduli vesoljske postaje približajo drug drugemu, lahko že tako počasno gibanje predstavlja nevarnost. Zato se predmeti približajo drug drugemu z minimalno - skoraj ničelno - hitrostjo, nato pa se po spoju s priklopnimi enotami spoj pritisne z vklopom mikromotorjev.

Po zasnovi so priklopne enote razdeljene na aktivne ("oče"), pasivne ("mama") in androgine ("brezspolne"). Aktivne priklopne enote so nameščene na napravah, ki manevrirajo, ko se približujejo priklopnemu objektu, in se izvajajo po shemi "pin". Pasivna vozlišča so izdelana po vzorcu "stožca", v središču katerega je odzivna luknja "zatiča". Zatič, ki vstopa v luknjo pasivnega vozla, zagotavlja zategovanje spojnih predmetov. Androgine priklopne enote, kot že ime pove, so enako dobre za pasivne in aktivne aparate. Prvič so jih uporabili na vesoljskih plovilih Soyuz 19 in Apollo med zgodovinskim skupnim poletom leta 1975.

Diagnoza na daljavo

Namen vesoljskih poletov je praviloma sprejemanje ali posredovanje informacij – znanstvenih, komercialnih, vojaških. Razvijalci vesoljskih plovil pa se veliko bolj ukvarjajo s povsem drugimi informacijami: kako dobro delujejo vsi sistemi, ali so njihovi parametri v določenih mejah in ali je prišlo do kakšnih okvar. Te informacije se imenujejo telemetrija ali preprosto telemetrija. Potrebujejo ga tisti, ki nadzorujejo let, da poznajo stanje drage naprave, in je neprecenljiv za oblikovalce, ki izboljšujejo vesoljsko tehnologijo. Na stotine senzorjev meri temperaturo, tlak, obremenitev nosilnih struktur vesoljskega plovila, nihanje napetosti v električnem omrežju, stanje baterije, rezerve goriva in še veliko več. Temu so dodani podatki merilnikov pospeška in žiroskopov, žirodinov in seveda številni indikatorji delovanja ciljne opreme – od znanstvenih instrumentov do sistemov za vzdrževanje življenja pri poletih s posadko.

Informacije, prejete iz telemetričnih senzorjev, se lahko prenašajo na Zemljo prek radijskih kanalov v realnem času ali kumulativno - v paketih z določeno frekvenco. Vendar sodobne naprave so tako zapletene, da nam tudi zelo obsežne telemetrične informacije pogosto ne omogočajo razumevanja, kaj se je zgodilo s sondo. To je na primer prvi kazahstanski komunikacijski satelit KazSat, ki je bil izstreljen leta 2006. Po dveh letih delovanja je odpovedala in čeprav vodstvena skupina in razvijalci vedo, kateri sistemi ne delujejo normalno, so poskusi ugotovitve točnega vzroka okvare in ponovne vzpostavitve funkcionalnosti naprave neuspešni.

Posebno mesto v telemetriji zavzemajo informacije o delovanju vgrajenih računalnikov. Zasnovane so tako, da je mogoče v celoti nadzorovati delovanje programov z Zemlje. Znanih je veliko primerov, ko so bile že med letom popravljene kritične napake v računalniških programih na vozilu s ponovnim programiranjem prek komunikacijskih kanalov globokega vesolja. Morda bo potrebna tudi sprememba programov, da se "obidejo" okvare in okvare opreme. Na dolgoročnih misijah lahko nova programska oprema znatno razširi zmogljivosti naprave, kot je bilo storjeno poleti 2007, ko je posodobitev znatno povečala "inteligenco" roverjev Spirit in Opportunity.

Seveda obravnavani sistemi ne izčrpajo seznama "vesoljske opreme". Izven obsega članka je ostal najkompleksnejši sklop sistemov za vzdrževanje življenja in številne "malenkosti", na primer orodja za delo v breztežnosti in še veliko več. Toda v vesolju ni malenkosti in v pravem letu ne more ničesar zamuditi.