Enciclopedia scolastica. Astronavi "Soyuz Descrizione dell'astronave per bambini
Come funziona il sistema di salvataggio d'emergenza dell'equipaggio del veicolo spaziale? aslan ha scritto il 24 ottobre 2018
L’Emergency Rescue System, o SAS in breve, è un “razzo nel razzo” che incorona la guglia dell’Unione:
Gli stessi astronauti si siedono nella parte inferiore della guglia (che ha la forma di un cono):
SAS assicura il salvataggio dell'equipaggio sia sulla rampa di lancio che durante qualsiasi parte del volo. Qui vale la pena capire che la probabilità di ottenere lyuli all'inizio è molte volte superiore rispetto al volo. È come una lampadina: la maggior parte dei guasti si verifica nel momento in cui la accendi. Pertanto, la prima cosa che fa il SAS al momento di un incidente è volare in aria e portare gli astronauti da qualche parte lontano dall'esplosione in espansione:
I motori SAS vengono preparati 15 minuti prima del lancio del razzo.
Ora arriva la parte più interessante. Il SAS viene attivato da due assistenti che premono in modo sincrono un pulsante su comando del direttore di volo. Inoltre, il comando è solitamente il nome di un oggetto geografico. Ad esempio, il direttore di volo dice: “Altai” e gli assistenti attivano il SAS. Tutto è uguale a 50 anni fa.
La cosa peggiore non è l'atterraggio, ma il sovraccarico. Nelle notizie sui cosmonauti salvati, il sovraccarico è stato immediatamente indicato come 9 g. Questo è un sovraccarico estremamente spiacevole per una persona comune, ma per un astronauta addestrato non è fatale e nemmeno pericoloso. Ad esempio, nel 1975, Vasily Lazarev raggiunse un sovraccarico di 20 e, secondo alcune fonti, di 26G. Non è morto, ma le conseguenze hanno messo fine alla sua carriera.
Come è stato detto, il CAS ha già più di 50 anni. Durante questo periodo ha subito molti cambiamenti, ma formalmente i principi di base del suo lavoro non sono cambiati. È apparsa l'elettronica, sono apparsi molti sensori diversi, l'affidabilità è aumentata, ma il salvataggio degli astronauti sembra ancora lo stesso di 50 anni fa. Perché? Perché la gravità, il superamento della prima velocità cosmica e il fattore umano sono quantità apparentemente immutate:
Il primo test di successo del SAS fu effettuato nel 1967. In realtà, hanno provato a volare intorno alla Luna senza equipaggio. Ma il primo pancake è risultato grumoso, quindi abbiamo deciso di testare contemporaneamente il CAS, in modo che almeno qualche risultato fosse positivo. Il veicolo di discesa è atterrato intatto e, se ci fossero state persone all'interno, sarebbero sopravvissute.
Ed ecco come appare il SAS in volo:
Anche un'astronave è un aereo, ma è destinata solo al movimento nello spazio senz'aria. Puoi volare nell'aria molto più velocemente che nuotare sull'acqua o muoverti sulla terra, e nello spazio senz'aria puoi raggiungere velocità ancora più elevate, ma maggiore è la velocità, più importante è il peso della struttura. L'aumento del peso della navicella porta ad un aumento molto elevato del peso del sistema missilistico che lancia la nave nella regione pianificata dello spazio.
Pertanto, tutto ciò che si trova a bordo della navicella spaziale dovrebbe pesare il meno possibile e nulla dovrebbe essere superfluo. Questo requisito rappresenta una delle maggiori sfide per i progettisti di veicoli spaziali.
Quali sono le parti principali di un veicolo spaziale? I veicoli spaziali sono divisi in due classi: abitati (a bordo c'è un equipaggio di più persone) e disabitati (a bordo è installata un'attrezzatura scientifica, che trasmette automaticamente tutti i dati di misurazione alla Terra). Considereremo solo i veicoli spaziali con equipaggio. Il primo veicolo spaziale con equipaggio su cui Yu A. Gagarin fece il suo volo fu Vostok. Seguono le navi della serie Sunrise. Non si tratta più di dispositivi monoposto come il Vostok, ma di dispositivi multiposto. Per la prima volta al mondo, sulla navicella spaziale Voskhod è stato effettuato un volo di gruppo di tre piloti-cosmonauti: Komarov, Feoktistov, Egorov.
La serie successiva di veicoli spaziali creata nell'Unione Sovietica fu chiamata Soyuz. Le navi di questa serie hanno un design molto più complesso rispetto ai loro predecessori e anche i compiti che possono svolgere sono più complessi. Gli Stati Uniti hanno anche creato vari tipi di astronavi.
Consideriamo il progetto generale di un veicolo spaziale con equipaggio utilizzando l'esempio della navicella spaziale americana Apollo.
Riso. 10. Schema di un razzo a tre stadi con veicolo spaziale e sistema di recupero.
La Figura 10 mostra una vista generale del sistema missilistico Saturno e della navicella spaziale Apollo ad esso agganciata. La navicella spaziale si trova tra il terzo stadio del razzo e un dispositivo fissato alla navicella spaziale su un traliccio chiamato sistema di fuga. A cosa serve questo dispositivo? Quando un motore a razzo o il suo sistema di controllo entrano in funzione durante il lancio di un razzo, non si possono escludere malfunzionamenti. A volte questi problemi possono portare a un incidente: il razzo cadrà sulla Terra. Cosa potrebbe succedere? I componenti del carburante si mescoleranno e si formerà un mare di fuoco, in cui si troveranno sia il razzo che la navicella spaziale. Inoltre, durante la miscelazione dei componenti del carburante si possono formare anche miscele esplosive. Pertanto, se per qualsiasi motivo si verifica un incidente, è necessario allontanare la nave dal razzo ad una certa distanza e solo successivamente atterrare. In queste condizioni né le esplosioni né gli incendi saranno pericolosi per gli astronauti. A questo serve il sistema di salvataggio d'emergenza (abbreviato SAS).
Il sistema SAS comprende motori principali e di controllo alimentati a combustibile solido. Se il sistema SAS riceve un segnale sullo stato di emergenza del missile, viene attivato. La navicella spaziale si separa dal razzo e i motori a propellente del sistema di fuga spingono la navicella verso l'alto e lontano. Quando il motore della polvere finisce di funzionare, un paracadute viene espulso dalla navicella e la nave scende dolcemente sulla Terra. Il sistema SAS è progettato per salvare gli astronauti in caso di emergenza durante il lancio del veicolo di lancio e il suo volo nella fase attiva.
Se il lancio del veicolo di lancio va bene e il volo nella fase attiva viene completato con successo, non è necessario un sistema di salvataggio di emergenza. Una volta che la navicella viene lanciata nell’orbita terrestre bassa, questo sistema diventa inutile. Pertanto, prima che la navicella entri in orbita, il sistema di salvataggio di emergenza viene scartato dalla nave come zavorra non necessaria.
Il sistema di salvataggio d'emergenza è direttamente collegato al cosiddetto veicolo di discesa o di rientro della navicella. Perché ha questo nome? Abbiamo già detto che un'astronave che intraprende un volo spaziale è composta da più parti. Ma solo uno dei suoi componenti ritorna sulla Terra da un volo spaziale, che per questo viene chiamato veicolo di rientro. Il veicolo di ritorno o di discesa, a differenza di altre parti del veicolo spaziale, ha pareti spesse e una forma speciale, che è molto vantaggiosa dal punto di vista del volo nell'atmosfera terrestre ad alta velocità. Il veicolo di recupero, o compartimento di comando, è il luogo in cui si trovano gli astronauti durante il lancio in orbita della navicella spaziale e, ovviamente, durante la discesa sulla Terra. Al suo interno è installata la maggior parte dell'attrezzatura utilizzata per controllare la nave. Poiché il compartimento di comando è destinato all'abbassamento degli astronauti sulla Terra, ospita anche i paracadute, con l'aiuto dei quali la navicella viene frenata nell'atmosfera e quindi scende dolcemente.
Dietro il veicolo di discesa c'è un compartimento chiamato compartimento orbitale. In questo compartimento sono installate le attrezzature scientifiche necessarie per svolgere ricerche speciali nello spazio, nonché sistemi che forniscono alla nave tutto il necessario: aria, elettricità, ecc. Il compartimento orbitale non ritorna sulla Terra dopo che la navicella ha completato il suo missione. Le sue pareti molto sottili non sono in grado di sopportare il calore a cui è esposto il veicolo di ritorno durante la sua discesa verso la Terra, passando attraverso gli strati densi dell'atmosfera. Pertanto, entrando nell'atmosfera, il compartimento orbitale brucia come una meteora.
Nei veicoli spaziali destinati al volo nello spazio profondo con l'atterraggio di persone su altri corpi celesti, è necessario avere uno scompartimento in più. In questo compartimento gli astronauti possono scendere sulla superficie del pianeta e, se necessario, decollare da esso.
Abbiamo elencato le parti principali di una moderna navicella spaziale. Vediamo ora come vengono assicurate le funzioni vitali dell'equipaggio e la funzionalità delle apparecchiature installate a bordo della nave.
Ci vuole molto per garantire la vita umana. Cominciamo dal fatto che una persona non può esistere né a temperature molto basse né a temperature molto elevate. Il regolatore della temperatura sul globo è l'atmosfera, cioè l'aria. E la temperatura sulla navicella spaziale? È noto che esistono tre tipi di trasferimento di calore da un corpo all'altro: conduttività termica, convezione e radiazione. Per trasferire il calore per conduzione e convezione è necessario un trasmettitore di calore. Di conseguenza, questi tipi di trasferimento di calore sono impossibili nello spazio. Un veicolo spaziale, trovandosi nello spazio interplanetario, riceve calore dal Sole, dalla Terra e da altri pianeti esclusivamente per radiazione. Vale la pena creare un'ombra da un sottile foglio di materiale che bloccherà il percorso dei raggi del Sole (o della luce di altri pianeti) sulla superficie del veicolo spaziale e smetterà di riscaldarsi. Pertanto, non è difficile isolare termicamente un veicolo spaziale in uno spazio senz'aria.
Tuttavia, quando si vola nello spazio, non bisogna temere il surriscaldamento dell'astronave a causa dei raggi del sole o il suo raffreddamento eccessivo a causa dell'irradiazione del calore dalle pareti nello spazio circostante, ma il surriscaldamento dovuto al calore rilasciato all'interno dell'astronave. veicolo spaziale stesso. Cosa può causare un aumento della temperatura in una nave? In primo luogo, l'uomo stesso è una fonte che emette continuamente calore e, in secondo luogo, un'astronave è una macchina molto complessa, dotata di numerosi strumenti e sistemi, il cui funzionamento comporta il rilascio di grandi quantità di calore. Il sistema che garantisce le funzioni vitali dei membri dell'equipaggio della nave deve affrontare un compito molto importante: tutto il calore generato sia dalle persone che dagli strumenti viene prontamente rimosso all'esterno dei compartimenti della nave e garantisce che la temperatura al loro interno sia mantenuta al livello richiesto per le normali funzioni umane. esistenza e funzionamento degli strumenti.
Com'è possibile, in condizioni spaziali, dove il calore viene trasferito solo per radiazione, garantire le condizioni di temperatura necessarie in un veicolo spaziale? Sapete che d'estate, quando splende il sole afoso, tutti indossano abiti di colore chiaro, in cui il caldo si fa sentire meno. Qual è il problema? Si scopre che una superficie chiara, a differenza di quella scura, non assorbe bene l'energia radiante. Lo riflette e quindi si riscalda molto meno.
Questa proprietà dei corpi, a seconda del loro colore, di assorbire o riflettere in misura maggiore o minore l'energia radiante, può essere utilizzata per regolare la temperatura all'interno della navicella spaziale. Esistono sostanze (si chiamano termofototropi) che cambiano colore a seconda della temperatura di riscaldamento. All'aumentare della temperatura, iniziano a scolorire e tanto più forte quanto maggiore è la temperatura del loro riscaldamento. Al contrario, scuriscono una volta raffreddati. Questa proprietà dei termofototropi può essere molto utile se vengono utilizzati nel sistema di controllo termico dei veicoli spaziali. Dopotutto, i termofototropi consentono di mantenere automaticamente la temperatura di un oggetto a un certo livello, senza l'uso di meccanismi, riscaldatori o refrigeratori. Di conseguenza, il sistema di controllo termico che utilizza termofototropi avrà una massa piccola (e questo è molto importante per i veicoli spaziali) e non sarà necessaria alcuna energia per attivarlo. (I sistemi di controllo termico che funzionano senza consumare energia sono chiamati passivi.)
Esistono altri sistemi di controllo termico passivo. Tutti hanno una proprietà importante: la massa ridotta. Tuttavia, sono inaffidabili durante il funzionamento, soprattutto durante l'uso a lungo termine. Pertanto, i veicoli spaziali sono solitamente dotati dei cosiddetti sistemi di controllo attivo della temperatura. Una caratteristica distintiva di tali sistemi è la possibilità di modificare la modalità operativa. Un sistema di controllo attivo della temperatura è come il radiatore di un sistema di riscaldamento centralizzato: se vuoi che la stanza sia più fresca, chiudi la fornitura di acqua calda al radiatore. Se invece è necessario aumentare la temperatura nell'ambiente, la valvola di intercettazione si apre completamente.
Il compito del sistema di controllo termico è quello di mantenere la temperatura dell'aria nella cabina della nave entro la normale temperatura ambiente, ovvero 15 - 20°C. Se la stanza viene riscaldata utilizzando batterie per il riscaldamento centralizzato, la temperatura in qualsiasi punto della stanza è praticamente la stessa. Perché c'è pochissima differenza nella temperatura dell'aria vicino a una batteria calda e lontano da essa? Ciò si spiega con il fatto che nella stanza si verifica una continua miscelazione di strati d'aria caldi e freddi. L'aria calda (leggera) sale, l'aria fredda (pesante) affonda. Questo movimento (convezione) dell'aria è dovuto alla presenza della gravità. Tutto in un'astronave è senza peso. Di conseguenza non può esserci convezione, cioè miscelazione dell'aria e equalizzazione della temperatura in tutto il volume della cabina. Non esiste una convezione naturale, ma è creata artificialmente.
A tale scopo il sistema di controllo termico prevede l'installazione di più ventilatori. I ventilatori, azionati da un motore elettrico, costringono l'aria a circolare continuamente nella cabina della nave. Grazie a ciò, il calore generato dal corpo umano o da qualsiasi dispositivo non si accumula in un unico punto, ma è distribuito uniformemente in tutto il volume.
Riso. 11. Schema di raffreddamento dell'aria nella cabina del veicolo spaziale.
La pratica ha dimostrato che in un veicolo spaziale viene sempre generato più calore di quanto viene irradiato nello spazio circostante attraverso le pareti. Pertanto, è consigliabile installare delle batterie attraverso le quali è necessario pompare il liquido freddo. L'aria della cabina spinta da un ventilatore cederà calore a questo liquido (vedi Fig. 11), raffreddandosi. A seconda della temperatura del liquido nel radiatore, nonché delle sue dimensioni, è possibile rimuovere più o meno calore e mantenere così la temperatura all’interno della cabina della nave al livello richiesto. Il radiatore, che raffredda l'aria, ha anche un altro scopo. Sai che quando respira, una persona espira nell'atmosfera circostante un gas che contiene significativamente meno ossigeno dell'aria, ma più anidride carbonica e vapore acqueo. Se il vapore acqueo non viene rimosso dall'atmosfera, si accumulerà in essa fino a raggiungere uno stato di saturazione. Il vapore saturo si condenserà su tutti gli strumenti, sulle pareti della nave e tutto diventerà umido. Naturalmente, è dannoso per una persona vivere e lavorare a lungo in tali condizioni e non tutti i dispositivi possono funzionare normalmente con tale umidità.
I radiatori di cui abbiamo parlato aiutano a rimuovere il vapore acqueo in eccesso dall’atmosfera della cabina del veicolo spaziale. Hai notato cosa succede a un oggetto freddo portato dalla strada in una stanza calda in inverno? Viene immediatamente ricoperto da minuscole goccioline d'acqua. Da dove provengono? Dall'aria. L'aria contiene sempre una certa quantità di vapore acqueo. A temperatura ambiente (+20°C) 1 m³ di aria può contenere fino a 17 g di umidità sotto forma di vapore. All'aumentare della temperatura dell'aria aumenta anche l'eventuale contenuto di umidità e viceversa: al diminuire della temperatura , potrebbe esserci meno vapore acqueo nell'aria. Questo è il motivo per cui l'umidità cade sugli oggetti freddi portati in una stanza calda sotto forma di rugiada.
In un veicolo spaziale, l'oggetto freddo è un radiatore attraverso il quale viene pompato il liquido freddo. Non appena nell'aria della cabina si accumula troppo vapore acqueo, dall'aria che lava i tubi del radiatore si condensa su di essi sotto forma di rugiada. Pertanto, il radiatore non serve solo come mezzo per raffreddare l'aria, ma allo stesso tempo è un deumidificatore dell'aria. Poiché il radiatore svolge due compiti contemporaneamente: raffredda e asciuga l'aria, è chiamato frigorifero-essiccatore.
Quindi, per mantenere la temperatura e l'umidità dell'aria normali nella cabina della navicella, è necessario che nel sistema di controllo termico sia presente un liquido che deve essere continuamente raffreddato, altrimenti non sarà in grado di svolgere il suo ruolo di rimozione del calore in eccesso dall'ambiente. cabina della navicella spaziale. Come raffreddare il liquido? Naturalmente, il raffreddamento del liquido non è un problema se si dispone di un normale frigorifero elettrico. Ma i frigoriferi elettrici non sono installati sulle astronavi e lì non sono necessari. Lo spazio esterno differisce dalle condizioni terrene in quanto ha sia caldo che freddo allo stesso tempo. Si scopre che per raffreddare il liquido, con l'aiuto del quale la temperatura e l'umidità dell'aria all'interno della cabina vengono mantenute a un determinato livello, è sufficiente posizionarlo per un po' nello spazio, ma in modo che è all'ombra.
Il sistema di controllo termico, oltre ai ventilatori che convogliano l'aria, include pompe. Il loro compito è pompare il liquido da un radiatore situato all'interno della cabina a un radiatore installato all'esterno del guscio della navicella, cioè nello spazio. Questi due radiatori sono collegati tra loro da tubazioni, che contengono valvole e sensori che misurano la temperatura del liquido all'ingresso e all'uscita dei radiatori. A seconda delle letture di questi sensori, viene regolata la velocità di pompaggio del liquido da un radiatore all’altro, ovvero la quantità di calore rimossa dalla cabina della nave.
Quali proprietà dovrebbe avere un liquido utilizzato in un sistema di controllo della temperatura? Poiché uno dei radiatori si trova nello spazio, dove sono possibili temperature molto basse, uno dei requisiti principali per il liquido è una bassa temperatura di solidificazione. Infatti, se il liquido nel radiatore esterno si congela, il sistema di controllo della temperatura non funzionerà.
Mantenere la temperatura all'interno di un veicolo spaziale a un livello tale da preservare le prestazioni umane è un compito molto importante. Una persona non può vivere e lavorare né al freddo né al caldo. Può una persona esistere senza aria? Ovviamente no. E una domanda del genere non si pone mai davanti a noi, poiché l'aria è ovunque sulla Terra. L'aria riempie anche la cabina della navicella. C'è differenza nel fornire aria a una persona sulla Terra e nella cabina di un veicolo spaziale? Lo spazio aereo sulla Terra ha un grande volume. Non importa quanto respiriamo, non importa quanto ossigeno consumiamo per altri bisogni, il suo contenuto nell'aria praticamente non cambia.
Diversa è la situazione nella cabina della navicella spaziale. In primo luogo, il volume d'aria al suo interno è molto piccolo e, inoltre, non esiste un regolatore naturale della composizione dell'atmosfera, poiché non ci sono piante che assorbirebbero anidride carbonica e rilascerebbero ossigeno. Pertanto, molto presto le persone nella cabina della navicella spaziale inizieranno a sentire la mancanza di ossigeno per respirare. Una persona si sente normale se l'atmosfera contiene almeno il 19% di ossigeno. Con meno ossigeno, la respirazione diventa difficile. In un veicolo spaziale, per ogni membro dell'equipaggio c'è un volume libero = 1,5 - 2,0 m³. I calcoli mostrano che dopo 1,5 - 1,6 ore l'aria nella cabina diventa inadatta alla normale respirazione.
Di conseguenza, il veicolo spaziale deve essere dotato di un sistema che alimenterebbe la sua atmosfera con ossigeno. Da dove prendi l'ossigeno? Naturalmente è possibile immagazzinare l'ossigeno a bordo di una nave sotto forma di gas compresso in bombole speciali. Se necessario, il gas dalla bombola può essere rilasciato nella cabina. Ma questo tipo di stoccaggio dell’ossigeno è di scarsa utilità per i veicoli spaziali. Il fatto è che le bombole di metallo in cui il gas è ad alta pressione pesano molto. Pertanto, questo semplice metodo per immagazzinare l'ossigeno sui veicoli spaziali non viene utilizzato. Ma il gas ossigeno può essere trasformato in liquido. La densità dell'ossigeno liquido è quasi 1000 volte maggiore della densità dell'ossigeno gassoso, per cui per immagazzinarlo sarà necessario un contenitore molto più piccolo (della stessa massa). Inoltre, l'ossigeno liquido può essere immagazzinato sotto una leggera pressione. Di conseguenza, le pareti della nave possono essere sottili.
Tuttavia, l’utilizzo dell’ossigeno liquido a bordo di una nave pone alcune difficoltà. È molto semplice introdurre ossigeno nell’atmosfera della cabina di un veicolo spaziale se questa è allo stato gassoso, ma più difficile se è liquida. Il liquido deve prima essere convertito in gas e per questo deve essere riscaldato. Il riscaldamento dell'ossigeno è necessario anche perché i suoi vapori possono avere una temperatura prossima al punto di ebollizione dell'ossigeno, cioè - 183°C. Non è possibile far entrare ossigeno così freddo nella cabina; ovviamente è impossibile respirare con esso. Dovrebbe essere riscaldato ad almeno 15 - 18°C.
Per la gassificazione dell'ossigeno liquido e il riscaldamento dei vapori saranno necessari dispositivi speciali che complicheranno il sistema di fornitura di ossigeno. Dobbiamo anche ricordare che nel processo di respirazione una persona non solo consuma ossigeno nell'aria, ma allo stesso tempo rilascia anidride carbonica. Una persona emette circa 20 litri di anidride carbonica all'ora. L'anidride carbonica, come è noto, non è una sostanza tossica, ma è difficile per una persona respirare aria che contenga più dell'1-2% di anidride carbonica.
Per rendere respirabile l'aria nella cabina di un veicolo spaziale, è necessario non solo aggiungere ossigeno, ma anche rimuovere contemporaneamente da essa l'anidride carbonica. A questo scopo sarebbe conveniente avere a bordo della navicella una sostanza che rilasci ossigeno e allo stesso tempo assorba anidride carbonica dall'aria. Tali sostanze esistono. Sai che un ossido di metallo è un composto di ossigeno con un metallo. La ruggine, ad esempio, è l'ossido di ferro. Anche altri metalli, compresi quelli alcalini (sodio, potassio), si ossidano.
I metalli alcalini, se combinati con l'ossigeno, formano non solo ossidi, ma anche i cosiddetti perossidi e superossidi. I perossidi e i superossidi dei metalli alcalini contengono molto più ossigeno degli ossidi. La formula dell'ossido di sodio è Na₂O e la formula del superossido è NaO₂. Se esposto all'umidità, il superossido di sodio si decompone con il rilascio di ossigeno puro e la formazione di alcali: 4NaO₂ + 2H₂O → 4NaOH + 3O₂.
I superossidi di metalli alcalini si sono rivelati sostanze molto convenienti per ottenere ossigeno da essi nelle condizioni dei veicoli spaziali e purificare l'aria della cabina dall'eccesso di anidride carbonica. Dopotutto, l'alcali (NaOH), che viene rilasciato durante la decomposizione del superossido di metalli alcalini, si combina molto facilmente con l'anidride carbonica. I calcoli mostrano che per ogni 20-25 litri di ossigeno rilasciato durante la decomposizione del superossido di sodio, si forma soda alcalina in una quantità sufficiente a legare 20 litri di anidride carbonica.
Il legame dell'anidride carbonica con gli alcali consiste nel fatto che tra loro avviene una reazione chimica: CO₂ + 2NaOH → Na₂CO + H₂O. Come risultato della reazione si formano carbonato di sodio (soda) e acqua. Il rapporto tra ossigeno e alcali, formato durante la decomposizione dei superossidi di metalli alcalini, si è rivelato molto favorevole, poiché una persona media consuma 25 A di ossigeno all'ora ed emette 20 litri di anidride carbonica allo stesso tempo.
Il superossido di metalli alcalini si decompone quando interagisce con l'acqua. Dove trovare l'acqua per questo? Si scopre che non devi preoccuparti di questo. Abbiamo già detto che quando una persona respira, emette non solo anidride carbonica, ma anche vapore acqueo. L'umidità contenuta nell'aria espirata è abbondantemente sufficiente per decomporre la quantità necessaria di superossido. Naturalmente sappiamo che il consumo di ossigeno dipende dalla profondità e dalla frequenza della respirazione. Ti siedi al tavolo e respiri con calma: consumi una quantità di ossigeno. E se vai a correre o fai lavoro fisico, respiri profondamente e spesso, e quindi consumi più ossigeno che con la respirazione tranquilla. I membri dell’equipaggio del veicolo spaziale consumeranno inoltre quantità diverse di ossigeno in diversi momenti della giornata. Durante il sonno e il riposo, il consumo di ossigeno è minimo, ma quando viene eseguito un lavoro che comporta movimento, il consumo di ossigeno aumenta notevolmente.
A causa dell'ossigeno inalato, nel corpo si verificano alcuni processi ossidativi. Come risultato di questi processi si formano vapore acqueo e anidride carbonica. Se il corpo consuma più ossigeno, significa che emette più anidride carbonica e vapore acqueo. Di conseguenza, il corpo, per così dire, mantiene automaticamente il contenuto di umidità nell'aria nella quantità necessaria per la decomposizione della quantità corrispondente di superossido di metalli alcalini.
Riso. 12. Schema per alimentare l'atmosfera della cabina del veicolo spaziale con ossigeno e rimuovere l'anidride carbonica.
Un diagramma della purificazione dell'aria dall'anidride carbonica e del suo rifornimento con ossigeno è mostrato nella Figura 12. L'aria della cabina viene spinta da un ventilatore attraverso cartucce con superossido di sodio o di potassio. L'aria che esce dalle cartucce è già arricchita di ossigeno e purificata dall'anidride carbonica.
Nella cabina è installato un sensore per monitorare il contenuto di ossigeno nell'aria. Se il sensore segnala che il contenuto di ossigeno nell'aria sta diventando troppo basso, viene inviato un segnale ai motori dei ventilatori per aumentare il numero di giri, in conseguenza del quale aumenta la velocità dell'aria che passa attraverso le cartucce di superossido, e quindi la quantità di umidità (contenuta nell'aria) che entra contemporaneamente nella cartuccia. Più umidità significa che viene prodotto più ossigeno. Se l'aria della cabina contiene più ossigeno del normale, i sensori inviano un segnale ai motori dei ventilatori per ridurre la velocità.
Astronavi Vostok. Il 12 aprile 1961, un veicolo di lancio a tre stadi portò nell'orbita terrestre bassa la navicella spaziale Vostok, a bordo della quale c'era un cittadino dell'Unione Sovietica, Yuri Alekseevich Gagarin.
Il veicolo di lancio a tre stadi era costituito da quattro blocchi laterali (I stadio) posizionati attorno ad un blocco centrale (II stadio). Il terzo stadio del razzo è posizionato sopra il blocco centrale. Ciascuna delle unità del primo stadio era equipaggiata con un motore a reazione a propellente liquido a quattro camere RD-107, mentre il secondo stadio era equipaggiato con un motore a reazione a quattro camere RD-108. Il terzo stadio era dotato di un motore a getto liquido a camera singola con quattro ugelli sterzanti.
Veicolo di lancio Vostok
1 - cupolino; 2 — carico utile; 3 — serbatoio di ossigeno; 4 — schermo; 5 - serbatoio del cherosene; 6 — ugello di controllo; 7—motore a razzo a liquido (LPRE); 8 - capriata di transizione; 9 — riflettore; 10 — vano strumenti dell'unità centrale; 11 e 12 - varianti dell'unità principale (rispettivamente con i satelliti Luna-1 e Luna-3).
| Lunare | Per il volo umano | |
| Peso di lancio, t | 279 | 287 |
| Massa del carico utile, t | 0,278 | 4,725 |
| Massa del carburante, t | 255 | 258 |
| Spinta del motore, kN | ||
| Fase I (sulla Terra) | 4000 | 4000 |
| Fase II (nel vuoto) | 940 | 940 |
| Fase III (nel vuoto) | 49 | 55 |
| Velocità massima, m/s | 11200 | 8000 |
La navicella spaziale Vostok era costituita da un modulo di discesa e da un vano strumentazione collegati tra loro. Il peso della nave è di circa 5 tonnellate.
Il veicolo di discesa (cabina dell'equipaggio) è stato realizzato sotto forma di una palla con un diametro di 2,3 m, nel veicolo di discesa sono stati installati il sedile dell'astronauta, i dispositivi di controllo e un sistema di supporto vitale. Il sedile era posizionato in modo tale che il sovraccarico che si verificava durante il decollo e l'atterraggio avesse il minimo effetto sull'astronauta.
Astronave "Vostok"
1 — modulo di discesa; 2 - sedile eiettabile; 3 — bombole con aria compressa e ossigeno; 4 - motore a razzo frenante; 5 - terzo stadio del veicolo di lancio; 6 - motore del terzo stadio.
La cabina è stata mantenuta alla normale pressione atmosferica e alla stessa composizione dell'aria della Terra. Il casco della tuta spaziale era aperto e l'astronauta respirava l'aria della cabina.
Un potente veicolo di lancio a tre stadi ha lanciato la nave in orbita con un'altitudine massima sopra la superficie terrestre di 320 km e un'altitudine minima di 180 km.
Diamo un'occhiata a come funziona il sistema di atterraggio della nave Vostok. Dopo aver acceso il motore frenante, la velocità di volo diminuì e la nave iniziò a scendere.
Ad un'altitudine di 7000 m, la copertura del portello si aprì e una sedia con un astronauta fu lanciata dal veicolo di discesa. A 4 km dalla Terra, la sedia si è separata dall'astronauta ed è caduta, e lui ha continuato la sua discesa con il paracadute. Su una corda di 15 metri (drizza), insieme al cosmonauta, sono state calate una riserva di emergenza (EAS) e una barca, che si gonfiava automaticamente durante l'atterraggio in acqua.
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Schema della discesa della nave Vostok 1 e 2 - orientamento rispetto al Sole; 4 - accensione del motore del freno; 5—vano portastrumenti; 6 — traiettoria di volo del veicolo in discesa; 7 — espulsione dell'astronauta dalla cabina insieme alla sedia; 8 — discesa con paracadute frenante; 9 — attivazione del paracadute principale; 10 - Dipartimento NAZ; 11—atterraggio; 12 e 13 - apertura del freno e dei paracadute principali; 14 — discesa con il paracadute principale; 15 — atterraggio del veicolo di discesa. |
Indipendentemente dall'astronauta, a un'altitudine di 4000 m, il paracadute del freno del veicolo di discesa si è aperto e la sua velocità di caduta è diminuita significativamente. Il paracadute principale si è aperto a 2,5 km dalla Terra, abbassando dolcemente il veicolo sulla Terra.
Astronavi Voskhod. I compiti dei voli spaziali si ampliano e di conseguenza i veicoli spaziali vengono migliorati. Il 12 ottobre 1964, tre persone andarono immediatamente nello spazio sulla navicella spaziale Voskhod: V. M. Komarov (comandante della nave), K. P. Feoktistov (ora dottore in scienze fisiche e matematiche) e B. B. Egorov (dottore).
La nuova nave era significativamente diversa dalle navi della serie Vostok. Poteva ospitare tre astronauti e disponeva di un sistema di atterraggio morbido. Voskhod 2 aveva una camera di equilibrio per uscire dalla nave nello spazio. Non solo poteva scendere a terra, ma anche schiantarsi. I cosmonauti erano nella prima navicella spaziale Voskhod in tute di volo senza tute spaziali.
Il volo della navicella spaziale Voskhod-2 ebbe luogo il 18 marzo 1965. A bordo c'erano il comandante, pilota-cosmonauta P.I. Belyaev e il copilota, pilota-cosmonauta A.A. Leonov.
Dopo che la navicella è entrata in orbita, la camera di equilibrio è stata aperta. La camera di equilibrio si apriva dall'esterno della cabina, formando un cilindro che poteva ospitare una persona in tuta spaziale. Il gateway è realizzato in resistente tessuto sigillato e una volta piegato occupa poco spazio.
La navicella spaziale Voskhod-2 e il diagramma della camera di equilibrio sulla nave
1,4,9, 11 - antenne; 2 - telecamera; 3 — bombole con aria compressa e ossigeno; 5 - telecamera; 6 - gateway prima del riempimento; 7 — veicolo di discesa; 8 - compartimento aggregato; 10 — motore dell'impianto frenante; A - riempire d'aria la camera di equilibrio; B - l'astronauta esce dalla camera di equilibrio (il portello è aperto); B — rilascio dell'aria dalla camera di equilibrio verso l'esterno (il portello è chiuso); G — l'astronauta esce nello spazio con il portello esterno aperto; D - separazione della camera di equilibrio dalla cabina.
Un potente sistema di pressurizzazione assicurava che la camera di equilibrio fosse riempita d'aria e creasse al suo interno la stessa pressione della cabina. Dopo che la pressione nella camera di equilibrio e nella cabina si fu stabilizzata, A. A. Leonov indossò uno zaino contenente bombole di ossigeno compresso, collegò i cavi di comunicazione, aprì il portello e si “trasferì” nella camera di equilibrio. Dopo aver lasciato la camera di equilibrio, si allontanò a una certa distanza dalla nave. Era collegato alla nave solo da un sottile filo di drizza; l'uomo e la nave si muovevano fianco a fianco.
A. A. Leonov rimase fuori dalla cabina di pilotaggio per venti minuti, di cui dodici minuti in volo libero.
La prima passeggiata spaziale umana ha permesso di ottenere informazioni preziose per le spedizioni successive. È stato dimostrato che un astronauta ben addestrato può svolgere vari compiti anche nello spazio.
La navicella spaziale Voskhod-2 è stata portata in orbita dal razzo Soyuz e dal sistema spaziale. Il sistema unificato Soyuz iniziò a essere creato sotto la guida di S.P. Korolev già nel 1962. Avrebbe dovuto garantire non scoperte individuali nello spazio, ma la sua sistematica istituzione come una nuova sfera di abitazione e attività produttiva.
Durante la creazione del veicolo di lancio Soyuz, la parte principale ha subito modifiche; infatti, è stata creata di nuovo. Ciò è stato causato dall'unico requisito: garantire il salvataggio degli astronauti in caso di incidente sulla rampa di lancio e nella fase atmosferica del volo.
Soyuz è la terza generazione di veicoli spaziali. La navicella spaziale Soyuz è costituita da un compartimento orbitale, un modulo di discesa e un compartimento per la strumentazione.
I sedili degli astronauti si trovano nella cabina del veicolo di discesa. La forma del sedile facilita la resistenza ai sovraccarichi che si verificano durante il decollo e l'atterraggio. Sulla sedia è presente una manopola di controllo per l'orientamento della nave e una manopola di controllo della velocità per la manovra. Uno speciale ammortizzatore attenua gli shock che si verificano durante l'atterraggio.
La Soyuz è dotata di due sistemi di supporto vitale che operano in modo autonomo: il sistema di supporto vitale della cabina e il sistema di supporto vitale della tuta spaziale.
Il sistema di supporto vitale della cabina mantiene le condizioni familiari agli esseri umani nel modulo di discesa e nel compartimento orbitale: pressione dell'aria di circa 101 kPa (760 mm Hg), pressione parziale dell'ossigeno di circa 21,3 kPa (160 mm Hg), temperatura 25-30 ° C, umidità relativa dell'aria 40-60%.
Il sistema di supporto vitale purifica l'aria, raccoglie e immagazzina i rifiuti. Il principio di funzionamento del sistema di purificazione dell'aria si basa sull'uso di sostanze contenenti ossigeno che assorbono l'anidride carbonica e parte dell'umidità dall'aria e la arricchiscono di ossigeno. La temperatura dell'aria nella cabina è regolata mediante radiatori installati sulla superficie esterna della nave.
Veicolo di lancio Soyuz
Peso di lancio, t - 300
Peso del carico utile, kg
"Sojuz" - 6800
"Progresso" - 7020
Spinta del motore, kN
Fase I - 4000
Fase II - 940
III stadio - 294
Velocità massima, m/s 8000
1—sistema di salvataggio di emergenza (ASS); 2 — acceleratori di polvere; 3 - Nave Soyuz; 4 — lembi stabilizzatori; 5 e 6: serbatoi di carburante di fase III; 7 - motore di fase III; 8 - capriata tra gli stadi II e III; 9 — serbatoio con ossidante di stadio 1; 10 - serbatoio con ossidante di stadio 1; 11 e 12: serbatoi con carburante della fase I; 13 — serbatoio con azoto liquido; 14: motore del primo stadio; 15 — motore di fase II; 16: camera di controllo; 7 — timone aereo.
L'autobus è arrivato alla posizione di partenza. Gli astronauti scesero e si diressero verso il razzo. Tutti hanno una valigia in mano. Ovviamente molti pensavano che lì fossero riposti gli elementi essenziali per un lungo viaggio. Ma se guardi da vicino, noterai che la valigia è collegata all'astronauta con un tubo flessibile.
La tuta spaziale deve essere continuamente ventilata per rimuovere l'umidità rilasciata dall'astronauta. La valigia contiene un ventilatore elettrico e una fonte di elettricità: una batteria ricaricabile.
La ventola aspira l'aria dall'atmosfera circostante e la forza attraverso il sistema di ventilazione della tuta.
Avvicinandosi al portello aperto della nave, l'astronauta scollegherà il tubo ed entrerà nella nave. Dopo aver preso posto sulla sedia da lavoro della nave, si collegherà al sistema di supporto vitale della tuta e chiuderà la finestra del casco. Da questo momento l'aria viene fornita alla tuta spaziale da un ventilatore (150-200 litri al minuto). Ma se la pressione nella cabina inizia a diminuire, si attiverà una fornitura di emergenza di ossigeno da bombole appositamente fornite.
Opzioni dell'unità principale
I - con la nave Voskhod-2; II: con la navicella spaziale Soyuz-5; III - con la navicella spaziale Soyuz-12; IV - con la navicella spaziale Soyuz-19
La navicella spaziale Soyuz T è stata creata sulla base della navicella spaziale Soyuz. La Soyuz T-2 fu lanciata per la prima volta in orbita nel giugno 1980 da un equipaggio composto dal comandante della nave Yu. V. Malyshev e dall'ingegnere di volo V. V. Aksenov. Il nuovo veicolo spaziale è stato creato tenendo conto dell'esperienza nello sviluppo e nel funzionamento del veicolo spaziale Soyuz: è costituito da un compartimento orbitale (domestico) con un'unità di attracco, un modulo di discesa e un compartimento strumentale di nuovo design. La Soyuz T ha nuovi sistemi di bordo installati, tra cui comunicazioni radio, controllo dell'assetto, controllo del movimento e un complesso informatico di bordo. Il peso al lancio della nave è di 6850 kg. La durata stimata del volo autonomo è di 4 giorni, come parte del complesso orbitale di 120 giorni.
S. P. Umansky
1986 “La cosmonautica oggi e domani”
Oggi i voli spaziali non sono considerati storie di fantascienza, ma sfortunatamente una moderna astronave è ancora molto diversa da quelle mostrate nei film.
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Astronavi russe e
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Astronave: com'è?
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Astronave, come funziona?
La massa dei moderni veicoli spaziali è direttamente correlata all'altezza a cui volano. Il compito principale dei veicoli spaziali con equipaggio è la sicurezza.
Il lander SOYUZ divenne la prima serie spaziale dell'Unione Sovietica. Durante questo periodo ci fu una corsa agli armamenti tra l’URSS e gli USA. Se confrontiamo le dimensioni e l'approccio alla questione della costruzione, la leadership dell'URSS ha fatto di tutto per una rapida conquista dello spazio. È chiaro il motivo per cui dispositivi simili non vengono costruiti oggi. È improbabile che qualcuno si impegni a costruire secondo uno schema in cui non c'è spazio personale per gli astronauti. Le moderne astronavi sono dotate di bagni per l'equipaggio e di una capsula di discesa, il cui compito principale è renderlo il più morbido possibile al momento dell'atterraggio.
La prima astronave: storia della creazione
Tsiolkovsky è giustamente considerato il padre dell'astronautica. Basandosi sui suoi insegnamenti, Goddrad costruì un motore a razzo.
Gli scienziati che lavorarono in Unione Sovietica furono i primi a progettare e a essere in grado di lanciare un satellite artificiale. Furono anche i primi a inventare la possibilità di lanciare un essere vivente nello spazio. Gli Stati si rendono conto che l'Unione è stata la prima a creare un aereo in grado di andare nello spazio con un uomo. Korolev è giustamente chiamato il padre della scienza missilistica, passato alla storia come colui che capì come superare la gravità e fu in grado di creare il primo veicolo spaziale con equipaggio. Oggi, anche i bambini sanno in quale anno fu varata la prima nave con una persona a bordo, ma poche persone ricordano il contributo di Korolev a questo processo.
L'equipaggio e la loro sicurezza durante il volo
Il compito principale oggi è la sicurezza dell'equipaggio, perché trascorrono molto tempo all'altitudine di volo. Quando si costruisce un dispositivo volante, è importante di che metallo è fatto. I seguenti tipi di metalli sono utilizzati nella scienza missilistica:
- L'alluminio consente di aumentare significativamente le dimensioni della navicella, poiché è leggero.
- Il ferro sopporta molto bene tutti i carichi sullo scafo della nave.
- Il rame ha un'elevata conduttività termica.
- L'argento lega in modo affidabile rame e acciaio.
- I serbatoi per ossigeno liquido e idrogeno sono realizzati in leghe di titanio.
Un moderno sistema di supporto vitale ti consente di creare un'atmosfera familiare a una persona. Molti ragazzi si vedono volare nello spazio, dimenticando il grande sovraccarico dell'astronauta al momento del lancio.
La più grande astronave del mondo
Tra le navi da guerra, i caccia e gli intercettori sono molto popolari. Una moderna nave da carico ha la seguente classificazione:
- La sonda è una nave da ricerca.
- Capsula - compartimento di carico per operazioni di consegna o salvataggio dell'equipaggio.
- Il modulo viene lanciato in orbita da una portaerei senza pilota. I moduli moderni sono divisi in 3 categorie.
- Razzo. Il prototipo per la creazione erano gli sviluppi militari.
- Shuttle: strutture riutilizzabili per la consegna del carico necessario.
- Le stazioni sono le astronavi più grandi. Oggi nello spazio non sono solo i russi, ma anche i francesi, i cinesi e altri.
Buran: un'astronave passata alla storia
La prima navicella spaziale ad andare nello spazio fu Vostok. Successivamente, la Federazione missilistica dell'URSS iniziò a produrre la navicella spaziale Soyuz. Molto più tardi iniziarono a essere prodotti Clippers e Russ. La federazione nutre grandi speranze per tutti questi progetti con equipaggio.
Nel 1960, la navicella spaziale Vostok dimostrò la possibilità di viaggiare nello spazio con equipaggio. Il 12 aprile 1961 la Vostok 1 orbitava attorno alla Terra. Ma la domanda su chi abbia volato sulla nave Vostok 1 per qualche motivo causa difficoltà. Forse il fatto è che semplicemente non sappiamo che Gagarin fece il suo primo volo su questa nave? Nello stesso anno, la navicella spaziale Vostok 2 entrò in orbita per la prima volta, trasportando due cosmonauti contemporaneamente, uno dei quali andò oltre la nave nello spazio. È stato un progresso. E già nel 1965 Voskhod 2 riuscì ad andare nello spazio. La storia della nave Voskhod 2 è stata filmata.
Vostok 3 ha stabilito un nuovo record mondiale per il tempo trascorso da una nave nello spazio. L'ultima nave della serie è stata la Vostok 6.
La navetta americana della serie Apollo ha aperto nuovi orizzonti. Dopotutto, nel 1968, l'Apollo 11 fu il primo ad atterrare sulla Luna. Oggi ci sono diversi progetti per sviluppare gli spaziplani del futuro, come Hermes e Columbus.
Salyut è una serie di stazioni spaziali interorbitali dell'Unione Sovietica. Salyut 7 è famosa per essere un relitto.
La prossima navicella spaziale la cui storia è interessante è Buran, a proposito, mi chiedo dove sia adesso. Nel 1988 fece il suo primo ed ultimo volo. Dopo ripetuti smantellamenti e trasporti, la via di movimento di Buran è andata perduta. L'ultima posizione conosciuta della navicella spaziale Buranv Sochi, il lavoro su di essa è messo fuori servizio. Tuttavia, la tempesta attorno a questo progetto non si è ancora calmata e l'ulteriore destino del progetto abbandonato Buran interessa a molti. E a Mosca è stato creato un complesso museale interattivo all'interno di un modello dell'astronave Buran presso VDNKh.
Gemini è una serie di navi progettate da designer americani. Hanno sostituito il progetto Mercury e sono riusciti a realizzare una spirale in orbita.
Le navi americane chiamate Space Shuttle divennero una sorta di navette, effettuando più di 100 voli tra gli oggetti. Il secondo Space Shuttle era il Challenger.
Non si può fare a meno di interessarsi alla storia del pianeta Nibiru, riconosciuto come nave di vigilanza. Nibiru si è già avvicinato alla Terra a una distanza pericolosa due volte, ma entrambe le volte è stata evitata una collisione.
Dragon è una navicella spaziale che avrebbe dovuto volare sul pianeta Marte nel 2018. Nel 2014 la federazione, citando le caratteristiche tecniche e le condizioni della nave Drago, ne rinviò il varo. Non molto tempo fa si è verificato un altro evento: la società Boeing ha dichiarato di aver avviato anche lo sviluppo di un rover su Marte.
Il primo veicolo spaziale universale riutilizzabile nella storia doveva essere un apparato chiamato Zarya. Zarya è il primo sviluppo di una nave da trasporto riutilizzabile, sulla quale la federazione riponeva grandi speranze.
La possibilità di utilizzare installazioni nucleari nello spazio è considerata una svolta. A tal fine sono iniziati i lavori su un modulo trasporti ed energia. Parallelamente è in corso lo sviluppo del progetto Prometheus, un reattore nucleare compatto per razzi e veicoli spaziali.
La nave cinese Shenzhou 11 è stata lanciata nel 2016 con due astronauti che dovrebbero trascorrere 33 giorni nello spazio.
Velocità della navicella spaziale (km/h)
La velocità minima con cui si può entrare in orbita attorno alla Terra è considerata pari a 8 km/s. Oggi non è necessario sviluppare la nave più veloce del mondo, poiché siamo all'inizio dello spazio. Dopotutto, l'altezza massima che potremmo raggiungere nello spazio è di soli 500 km. Il record per il movimento più veloce nello spazio è stato stabilito nel 1969 e finora non è stato battuto. Sulla navicella spaziale Apollo 10, tre astronauti, dopo aver orbitato attorno alla Luna, stavano tornando a casa. La capsula che avrebbe dovuto trasportarli dal volo riuscì a raggiungere la velocità di 39,897 km/h. Per fare un confronto, diamo un'occhiata alla velocità con cui viaggia la stazione spaziale. Può raggiungere una velocità massima di 27.600 km/h.
Astronavi abbandonate
Oggi è stato creato un cimitero nell'Oceano Pacifico per le astronavi cadute in rovina, dove decine di astronavi abbandonate possono trovare il loro ultimo rifugio. Disastri di astronavi
I disastri accadono nello spazio, spesso uccidendo vite umane. I più comuni, stranamente, sono gli incidenti che si verificano a causa di collisioni con detriti spaziali. Quando si verifica una collisione, l'orbita dell'oggetto si sposta e provoca incidenti e danni, spesso con conseguenti esplosioni. Il disastro più famoso è la morte della navicella spaziale americana Challenger.
Propulsione nucleare per veicoli spaziali 2017
Oggi gli scienziati stanno lavorando a progetti per creare un motore elettrico nucleare. Questi sviluppi comportano la conquista dello spazio utilizzando motori fotonici. Gli scienziati russi intendono iniziare a testare un motore termonucleare nel prossimo futuro.
Astronavi della Russia e degli Stati Uniti
Un rapido interesse per lo spazio è nato durante la Guerra Fredda tra URSS e USA. Gli scienziati americani hanno riconosciuto i loro colleghi russi come degni rivali. La missilistica sovietica continuò a svilupparsi e, dopo il crollo dello stato, la Russia ne divenne il successore. Naturalmente, le navicelle spaziali su cui volano i cosmonauti russi sono significativamente diverse dalle prime navi. Inoltre, oggi, grazie agli sviluppi di successo degli scienziati americani, le astronavi sono diventate riutilizzabili.
Astronavi del futuro
Oggi, i progetti che permetteranno all’umanità di viaggiare più a lungo sono di crescente interesse. Gli sviluppi moderni stanno già preparando le navi per le spedizioni interstellari.
Luogo da cui vengono lanciate le astronavi
Vedere con i propri occhi il lancio di una navicella spaziale sulla rampa di lancio è il sogno di molti. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che il primo lancio non sempre porta al risultato desiderato. Ma grazie a Internet possiamo vedere la nave decollare. Dato che coloro che osservano il lancio di un veicolo spaziale con equipaggio dovrebbero essere piuttosto lontani, possiamo immaginare di trovarci sulla rampa di decollo.
Astronave: com'è l'interno?
Oggi, grazie ai reperti museali, possiamo vedere con i nostri occhi la struttura di navi come la Soyuz. Naturalmente, le prime navi erano molto semplici dall'interno. Gli interni delle opzioni più moderne sono progettati con colori rilassanti. La struttura di qualsiasi astronave ci spaventa necessariamente con molte leve e pulsanti. E questo aggiunge orgoglio a coloro che hanno saputo ricordare come funziona la nave e, inoltre, hanno imparato a controllarla.
Su quali astronavi stanno volando adesso?
Le nuove astronavi con la loro apparizione confermano che la fantascienza è diventata realtà. Oggi nessuno sarà sorpreso dal fatto che l’attracco dei veicoli spaziali sia una realtà. E poche persone ricordano che il primo attracco di questo tipo al mondo ebbe luogo nel 1967...
Il pannello degli strumenti della nave Vostok-1 di Yu A. Gagarin. Museo Centrale delle Forze Armate, Mosca
La massa totale della navicella raggiungeva le 4,73 tonnellate, la lunghezza (senza antenne) era di 4,4 me il diametro massimo era di 2,43 m.
La nave era costituita da un modulo di discesa sferico (del peso di 2,46 tonnellate e del diametro di 2,3 m) che fungeva anche da compartimento orbitale e di un compartimento conico per gli strumenti (del peso di 2,27 tonnellate e del diametro massimo di 2,43 m). Il peso della protezione termica varia da 1,3 tonnellate a 1,5 tonnellate. I compartimenti erano collegati meccanicamente tra loro mediante fasce metalliche e serrature pirotecniche. La nave era dotata di sistemi: controllo automatico e manuale, orientamento automatico verso il Sole, orientamento manuale verso la Terra, supporto vitale (progettato per mantenere un'atmosfera interna vicina nei suoi parametri all'atmosfera terrestre per 10 giorni), comando e controllo logico , alimentazione elettrica, controllo termico e atterraggio. Per supportare i compiti legati al lavoro umano nello spazio, la nave era dotata di apparecchiature autonome e radiotelemetriche per il monitoraggio e la registrazione dei parametri che caratterizzano lo stato dell'astronauta, strutture e sistemi, apparecchiature a onde ultracorte e ad onde corte per la comunicazione radiotelefonica bidirezionale tra l'astronauta e le stazioni di terra, una linea radio di comando, un dispositivo software-time, un sistema televisivo con due telecamere trasmittenti per il monitoraggio dell'astronauta dalla Terra, un sistema radio per il monitoraggio dei parametri orbitali e la radiogoniometria della nave, un TDU-1 sistema di propulsione frenante e altri sistemi.
Il peso della navicella insieme all'ultimo stadio del veicolo di lancio era di 6,17 tonnellate e la loro lunghezza complessiva era di 7,35 m.
Durante lo sviluppo del veicolo di discesa, i progettisti hanno scelto una forma sferica assialsimmetrica come la più ben studiata e con caratteristiche aerodinamiche stabili per tutte le gamme di angoli di attacco a diverse velocità. Questa soluzione ha permesso di fornire una massa accettabile di protezione termica per il dispositivo e di implementare lo schema balistico più semplice per la discesa dall'orbita. Allo stesso tempo, la scelta dello schema di discesa balistica determinò gli elevati sovraccarichi che dovette subire la persona che lavorava a bordo della nave.
Il veicolo di discesa aveva due finestrini, uno dei quali era situato sul portello d’ingresso, appena sopra la testa dell’astronauta, e l’altro, dotato di uno speciale sistema di orientamento, sul pavimento ai suoi piedi. L'astronauta, vestito con una tuta spaziale, è stato posto in uno speciale sedile di espulsione. Nell'ultima fase dell'atterraggio, dopo aver frenato il veicolo di discesa nell'atmosfera, ad un'altitudine di 7 km, l'astronauta è stato espulso dalla cabina ed è atterrato con il paracadute. Inoltre, è stato previsto l'atterraggio dell'astronauta all'interno del veicolo di discesa. Il veicolo di discesa era dotato di paracadute proprio, ma non era dotato dei mezzi per effettuare un atterraggio morbido, che ha minacciato di gravi lesioni la persona rimasta a bordo durante un atterraggio congiunto.
L'equipaggiamento delle navi Vostok è stato reso il più semplice possibile. La manovra di ritorno veniva solitamente gestita da un comando automatico trasmesso via radio dalla Terra. I sensori a infrarossi sono stati utilizzati per orientare la nave orizzontalmente. L'allineamento lungo l'asse orbitale è stato eseguito utilizzando sensori di orientamento stellare e solare.
Se i sistemi automatici fallissero, l'astronauta potrebbe passare al controllo manuale. Ciò è stato possibile grazie all'utilizzo dell'originale dispositivo di orientamento ottico “Vzor” installato sul pavimento della cabina. Sull'oblò è stata posizionata una zona di specchio a forma di anello e su uno speciale schermo opaco sono state posizionate delle frecce che indicano la direzione di spostamento della superficie terrestre. Quando la navicella era orientata correttamente rispetto all'orizzonte, tutte le otto zone dello specchio erano illuminate dal sole. L'osservazione della superficie terrestre attraverso la parte centrale dello schermo (“Earth run”) ha permesso di determinare la direzione del volo.
Un altro dispositivo ha aiutato l'astronauta a decidere quando iniziare la manovra di ritorno: un piccolo globo con un meccanismo a orologio, che mostrava la posizione attuale della nave sopra la Terra. Conoscendo il punto di partenza della posizione, è stato possibile determinare la posizione dell'imminente atterraggio con relativa precisione.
Questo sistema manuale poteva essere utilizzato solo nella parte illuminata dell'orbita. Di notte la Terra non poteva essere osservata attraverso lo “Sguardo”. Il sistema di controllo automatico dell'assetto doveva essere in grado di funzionare in qualsiasi momento.
Le navicelle Vostok non erano adatte ai voli umani sulla Luna e inoltre non consentivano la possibilità di volo a persone che non avevano seguito un addestramento speciale. Ciò era in gran parte dovuto al design del modulo di discesa della nave, affettuosamente chiamato Palla. La forma sferica del veicolo di discesa non prevedeva l'utilizzo di motori per il controllo dell'assetto. Il dispositivo era come una palla, il cui peso principale era concentrato in una parte, quindi, quando si muoveva lungo una traiettoria balistica, girava automaticamente con la parte pesante rivolta verso il basso. La discesa balistica significava un sovraccarico di otto volte al ritorno dall'orbita terrestre e un sovraccarico di venti volte al ritorno dalla Luna. Un dispositivo balistico simile era la capsula Mercurio; Le navi Gemini, Apollo e Soyuz, grazie alla loro forma e al baricentro spostato, consentivano di ridurre i sovraccarichi sperimentati (3 G per il ritorno dall'orbita terrestre bassa e 8 G per il ritorno dalla Luna) e avevano una manovrabilità sufficiente per cambiare il punto di atterraggio.
Le navi sovietiche Vostok e Voskhod, come l'americana Mercury, non erano in grado di eseguire manovre orbitali, consentendo solo rotazioni attorno agli assi principali. Non era previsto il riavvio del sistema di propulsione; veniva utilizzato solo allo scopo di eseguire una manovra di frenata di ritorno. Tuttavia, Sergei Pavlovich Korolev, prima di iniziare lo sviluppo della Soyuz, considerò la possibilità di creare una Vostok manovrabile. Questo progetto prevedeva l'attracco della nave con speciali moduli booster, che in futuro avrebbero consentito di utilizzarla in una missione di volo intorno alla Luna. Successivamente, l'idea di una versione manovrabile della navicella spaziale Vostok è stata implementata nei satelliti da ricognizione Zenit e nei satelliti specializzati Foton.
Piloti della navicella spaziale Vostok