Космический корабль

Более 100 советских и российских космических кораблей " Союз" ( показана версия ТМА ) совершили полеты с 1967 года и теперь поддерживают Международную космическую станцию .

Американский космический корабль "Шаттл" совершил 135 полетов с 1981 по 2011 год, поддерживая Spacelab, " Мир" , космический телескоп Хаббла и МКС. ( Показан первый запуск Колумбии с белым внешним баком)

Космический аппарат представляет собой транспортное средство или машину , предназначенное для летать в космическом пространстве . Тип искусственного спутника , космических аппаратов используются для различных целей, в том числе связи , наблюдения Земли , метеорологии , навигации , космической колонизации , исследования планет и транспорта на людей и грузов . Все космические аппараты, за исключением одноступенчатых орбитальных аппаратов, не могут самостоятельно выйти в космос, и для них требуется ракета-носитель (ракета-носитель).

На суборбитальных космических полетах , космический аппарат входит в пространстве , а затем возвращается на поверхность, не получив достаточное количество энергии или скорость , чтобы сделать полную орбиту Земли. Для орбитальных космических полетов космические аппараты выходят на замкнутые орбиты вокруг Земли или других небесных тел . Космические аппараты, используемые для пилотируемых космических полетов, перевозят людей на борту в качестве экипажа или пассажиров только с самого начала или на орбите ( космические станции ), тогда как те, которые используются для роботизированных космических миссий, работают либо автономно, либо телероботически . Роботизированный космический корабльДля поддержки научных исследований используются космические аппараты . Космические аппараты-роботы, которые остаются на орбите вокруг планетарного тела, являются искусственными спутниками . На сегодняшний день только несколько межзвездных зондов , таких как Pioneer 10 и 11 , Voyager 1 и 2 и New Horizons , находятся на траекториях, покидающих Солнечную систему .

Орбитальный космический аппарат может быть восстанавливаемым или нет. Большинство нет. Извлекаемые космический аппарат может быть подразделена методом спускаемого на Землю в нелесные крылатых космических капсул и крылатых КЛА . Извлекаемый космический корабль может быть многоразовым (можно запускать снова или несколько раз, как SpaceX Dragon и орбитальные аппараты Space Shuttle ) или расходным (например, Союз ).

Человечество совершило космический полет, но только несколько стран имеют технологии для орбитальных запусков : Россия ( ЮАР или Роскосмос), США ( НАСА ), государства-члены Европейского космического агентства (ЕКА), Япония ( ДЖАКСА ), Китай ( CNSA ), Индия ( ISRO ), Тайвань ^{[1] [2] [3] [4] [5]} ( Национальный институт науки и технологий Чжун-Шаня , Тайваньская национальная космическая организация (NSPO) , ^{[6][7] [8]} Израиль ( ISA ), Иран ( ISA ) и Северная Корея ( NADA ). Кроме того, некоторые частные компании уже разработали или разрабатывают технологию для орбитальных запусков, независимо от государственных органов. Наиболее яркими примерами таких компаний являются SpaceX и Blue Origin .

История [ править ]

Немецкий V-2 стал первым космическим кораблем, достигнув высоты 189 км в июне 1944 года в Пенемюнде , Германия. ^[9] Спутник-1 был первым искусственным спутником Земли . Он был запущен на низкую эллиптическую околоземную орбиту (НОО) Советским Союзом 4 октября 1957 года. Этот запуск ознаменовал собой новые политические, военные, технологические и научные разработки; Хотя запуск спутника был единичным событием, он ознаменовал начало космической эры . ^{[10] [11]} Спутник-1 не только является технологическим первым, но и помог идентифицировать верхний слой атмосферы.плотности, измеряя изменения орбиты спутника. Он также предоставил данные о распределении радиосигнала в ионосфере . Азот под давлением в ложном теле спутника предоставил первую возможность для обнаружения метеороида . Спутник-1 был запущен в Международный геофизический год с площадки № 1/5 на 5 -м полигоне Тюратам в Казахской ССР (ныне космодром Байконур ). Спутник двигался со скоростью 29 000 километров в час (18 000 миль в час), совершая полный оборот за 96,2 минуты, и излучал радиосигналы на частотах 20,005 и 40,002  МГц.

В то время как Спутник-1 был первым космическим аппаратом, вышедшим на орбиту Земли, другие искусственные объекты ранее достигали высоты 100 км, что является высотой, которую международная организация Fédération Aéronautique Internationale требует для засчета космического полета. Эта высота называется линией Кармана . В частности, в 1940-х годах было проведено несколько испытательных пусков ракеты Фау-2 , некоторые из которых достигли высот значительно более 100 км.

Типы космических аппаратов [ править ]

Корабли с экипажем [ править ]

По состоянию на 2016 год только три страны управляли космическими кораблями: СССР / Россия, США и Китай. Первым пилотируемым космическим кораблем был « Восток-1» , который доставил советского космонавта Юрия Гагарина в космос в 1961 году и совершил полный оборот вокруг Земли. Было пять других пилотируемых миссий, в которых использовался космический корабль «Восток» . ^[12] Второй пилотируемый космический корабль был назван Freedom 7 , и в 1961 году он совершил суборбитальный космический полет, доставив американского астронавта Алана Шепарда на высоту чуть более 187 километров (116 миль). Было пять других пилотируемых миссий с использованием космического корабля "Меркурий" .

Другие советские пилотируемые космические корабли включают « Восход» , « Союз» , пилотируемые без экипажа как Зонд / Л1 , Л3 , ТКС , а также пилотируемые космические станции « Салют» и « Мир » . Другие американские пилотируемые космические корабли включают космический корабль Gemini , то космический аппарат Apollo , включая Лунный модуль Apollo , на Скайлэб космической станции, Спейс Шаттл с неотделимой европейской Spacelab и частные США SPACEHAB космических станциями-модули, и SpaceX Dragon 2. Китай разработал, но не запускал Шугуан , и в настоящее время использует Шэньчжоу (его первая миссия с экипажем была в 2003 году).

За исключением космического корабля "Шаттл", все извлекаемые орбитальные корабли с экипажем были космическими капсулами .

• Космические капсулы с экипажем
• Американские космические аппараты Меркурий, Близнецы и Аполлон

• Советский Восход (вариант Восток)

• 1967 Советско-российский космический корабль Союз

• Китайский Шэньчжоу

• Штриховой рисунок капсулы Восток

Международная космическая станция , с экипажем с ноября 2000 года, является совместным предприятием между Россией, США, Канадой и рядом другими странами.

Космические самолеты [ править ]

Космические самолеты - это космические аппараты, построенные в форме самолетов и выполняющие их функции . Первым примером такого рода стал североамериканский космоплан X-15 , который в 1960-х годах выполнил два полета с экипажем на высоту более 100 км. Первый многоразовый космический корабль Х-15 был запущен в воздух по суборбитальной траектории 19 июля 1963 года.

Первый частично многоразовый орбитальный космический корабль, крылатый некапсула, Space Shuttle , был запущен США в день 20-летия полета Юрия Гагарина , 12 апреля 1981 года. В эпоху Shuttle было построено шесть орбитальных аппаратов. из которых летали в атмосфере, а пять - в космос. «Энтерпрайз» использовался только для испытаний на посадку и захода на посадку, запускался с задней части Boeing 747 SCA и планировал до посадки на авиабазе Эдвардс в Калифорнии . Первым космическим шаттлом, который полетел в космос, был Columbia , за ним последовали Challenger , Discovery , Atlantis и Endeavour.. Endeavour был построен, чтобы заменить Challenger, когда он был потерян в январе 1986 года. Columbia распалась во время возвращения в атмосферу в феврале 2003 года.

Первым автоматическим космическим кораблем частично многоразового использования был шаттл класса « Буран» , запущенный СССР 15 ноября 1988 г., хотя он совершил только один полет и без экипажа. Этот космоплан был разработан для экипажа и сильно напоминал американский космический корабль "Шаттл", хотя в его разгружаемых ускорителях использовалось жидкое топливо, а его главные двигатели располагались у основания того, что должно было стать внешним баком американского "Шаттла". Отсутствие финансирования, осложненное распадом СССР , помешало дальнейшим полетам "Бурана". Впоследствии космический шаттл был модифицирован, чтобы в случае необходимости он мог самостоятельно возвращаться в атмосферу.

Согласно Vision for Space Exploration , Space Shuttle был выведен из эксплуатации в 2011 году в основном из-за его старости и высокой стоимости программы, превышающей миллиард долларов за полет. Человек транспортная роль челнока должна быть заменена SpaceX «s SpaceX Dragon 2 и Boeing » s CST-100 Starliner . Произошел Dragon 2 в первом пилотируемом полете 30 мая 2020 г. ^[13] тяжелая грузовой транспорт роль челнока должны быть заменена расходными ракетами таких как Space Launch System и БАУ «s Vulcan ракета, а также коммерческими транспортными средствами запуска.

Scaled Composites " SpaceShipOne был многоразовый суборбитальный космический самолет , который нес пилотов Майк Мелвилл и Брайан Бинни на последовательных рейсов в 2004 году , чтобы выиграть Ansari X Prize . Компания Spaceship Company построит своего преемника SpaceShipTwo . Флот SpaceShipTwos, которым управляет Virgin Galactic, планировалось начать многоразовый частный космический полет с платными пассажирами в 2014 году, но был отложен после крушения VSS Enterprise .

Беспилотный космический корабль [ править ]

Полу-экипаж - экипаж космических станций или часть космических станций [ править ]

• Прогресс - беспилотный грузовой космический корабль СССР / России
• ТКС - беспилотный модуль грузового корабля и космической станции СССР / России
• Automated Transfer Vehicle (ATV) - беспилотный европейский грузовой космический корабль
• H-II Transfer Vehicle (HTV) - японский грузовой космический корабль без экипажа
• SpaceX Dragon - частный беспилотный космический корабль
• Тяньчжоу 1 - беспилотный космический корабль Китая
• Cygnus - беспилотный коммерческий космический корабль

Спутники на околоземной орбите [ править ]

• Explorer 1 - первый спутник США
• Проект SCORE - первый спутник связи
• Солнечная и гелиосферная обсерватория (SOHO) - вращается вокруг Солнца около L1
• Спутник-1 - первый в мире искусственный спутник
• Спутник 2 - первое животное на орбите ( Лайка )
• Корабл-Спутник 2 - первая капсула, поднятая с орбиты ( предшественник Востока ) - животные выжили
• Syncom - первый спутник геосинхронной связи
• Космический телескоп Хаббла - крупнейшая орбитальная обсерватория
• Х-37 - космоплан

Лунные зонды [ править ]

• Клементина - миссия ВМС США на орбите Луны обнаружила водород на полюсах
• Кагуя JPN - лунный орбитальный аппарат
• Луна 1 - первый облет Луны
• Луна 2 - первое лунное столкновение
• Луна 3 - первые изображения обратной стороны Луны
• Luna 9 - первая мягкая посадка на Луну
• Луна 10 - первый спутник Луны
• Луна 16 - извлечение первого лунного образца без экипажа
• Lunar Orbiter - очень успешная серия космических аппаратов для картирования Луны
• Lunar Prospector - подтвердил обнаружение водорода на полюсах Луны
• Лунный разведывательный орбитальный аппарат - определяет безопасные места посадки и находит ресурсы Луны.
• Луноход - советские луноходы
• SMART-1 ESA - Лунный удар
• Surveyor - первый мягкий спускаемый аппарат в США
• Чанъэ 1 - первая лунная миссия Китая
• Chang'e 2 - вторая лунная миссия Китая
• Chang'e 3 - первая мягкая посадка Китая на Луну
• Chang'e 4 - первая мягкая посадка на обратной стороне Луны
• Чандраяан 1 - первая индийская лунная миссия
• Чандраяан 2 - вторая индийская лунная миссия

Планетарные зонды [ править ]

• Akatsuki JPN -орбитальный аппарат Венеры
• Кассини-Гюйгенс - первыйорбитальный аппарат Сатурна ипосадочный модуль Титана
• Curiosity - марсоход, отправленный НАСА на Марс в 2012 году.
• Галилео - первыйорбитальный аппарат Юпитера и спускаемый аппарат
• IKAROS JPN - первый космический корабль с солнечным парусом
• Mariner 4 - первый пролет Марса , первые снимки Марса с близкого расстояния и с высоким разрешением
• Mariner 9 - первый орбитальный аппарат Марса
• Mariner 10 - первый пролет над Меркурием , первые снимки крупным планом
• Марсоходы для исследования Марса ( Дух и возможность ) - марсоходы
• Марс Экспресс - орбитальный аппарат Марса
• Mars Global Surveyor - орбитальный аппарат Марса
• Mars Orbiter Mission ( Mangalyaan ) - первый межпланетный зонд в Индии
• Mars Reconnaissance Orbiter - усовершенствованный орбитальный аппарат для управления климатом, визуализацией, подповерхностным радаром и телекоммуникациями.
• MESSENGER - первый орбитальный аппарат Меркурия (прибытие в 2011 г.)
• Mars Pathfinder - посадочный модуль на Марс смарсоходом Sojourner
• New Horizons - первыйпролет Плутона (прибытие в 2015 г.)
• Pioneer 10 - первыйпролет Юпитера , первые фотографии крупным планом
• Pioneer 11 - второйпролет Юпитера и первый пролет Сатурна (первые снимки Сатурна крупным планом)
• Pioneer Venus - первый орбитальный аппарат и посадочные аппараты Венеры
• Вега 1 - выпуск воздушного шара в атмосферу Венеры и посадку, корабль-носитель продолжал лететь мимо кометы Галлея . Совместная миссия с Vega 2 . ^[14]
• Венера 4 - первая мягкая посадка на другую планету (Венеру)
• Викинг-1 - первая мягкая посадка на Марс
• Вояджер 1 - облет Юпитера, Сатурна и спутника Сатурна Титана
• Вояджер 2 - облет Юпитера, облет Сатурна и первые облеты / изображения Нептуна и Урана.

Другое - глубокий космос [ править ]

• Кластер
• Глубокий космос 1
• Существенное воздействие
• Бытие
• Хаябуса
• Встреча с астероидом у Земли
• Розетта
• Звездная пыль
• СТЕРЕО - гелиосферное и солнечное зондирование; первые изображения всего Солнца
• WMAP

Самый быстрый космический корабль [ править ]

• Parker Solar Probe (по оценкам, 343 000 км / ч или 213 000 миль / ч при первом прохождении Солнца, достигнет 700 000 км / ч или 430 000 миль / ч в последнем перигелии) ^[15]
• Солнечные зонды Helios I и II (252 792 км / ч или 157 078 миль / ч)

Самый дальний космический корабль от Солнца [ править ]

• "Вояджер-1" в 148,09 а.е. по состоянию на январь 2020 года,летитнаружу со скоростью около 3,58 а.е. / год (61 100 км / ч; 38 000 миль / ч) ^[16]
• Pioneer 10 в 122,48 AU по состоянию на декабрь 2018 года,движетсянаружу со скоростью около 2,52 AU / год (43000 км / ч; 26700 миль / ч) ^[16]
• «Вояджер-2» в 122,82 а.е. по состоянию на январь 2020 года,летитнаружу со скоростью около 3,24 а.е. / год (55 300 км / ч; 34 400 миль в час) ^[16]
• Pioneer 11 в 101,17 AU по состоянию на декабрь 2018 года,движетсянаружу со скоростью около 2,37 AU / год (40 400 км / ч; 25 100 миль / ч) ^[16]

Нефинансируемые и отмененные программы [ править ]

Корабли с экипажем [ править ]

• Китайская капсула шугуан
• Советский Зонд / Л1 - капсула облета Луны
• Советский Л3 - капсула и посадочный модуль
• Советский ЛК - посадочный модуль
• Советский ТКС - капсула снабжения космической станции
• Советский шаттл класса Буран - космоплан
• Советская капсула Союз-Контакт
• Советская космическая станция Алмаз
• США пилотируемой орбитальной Лаборатория космической станция
• Американский посадочный модуль Альтаир

Многоступенчатые космопланы [ править ]

• Космический самолет США X-20
• Советский Шаттл Спираль
• Советский / российский шаттл класса Буран
• Шаттл ЕКА Гермес
• Русский полушатт / полукапсула Kliper
• Японский шаттл HOPE-X
• Китайский шаттл проекта 921-3 Шугуан

Космический корабль ССТО [ править ]

• RR / British Aerospace HOTOL
• Бункерный орбитальный аппарат ЕКА
• США DC-X (Delta Clipper)
• Ротон -гибрид США с ротором
• США VentureStar

Космический корабль в стадии разработки [ править ]

В команде [ править ]

• (США-НАСА; Европа-ЕКА) Орион - капсула
• (US-SpaceX) SpaceX Dragon 2 - капсула
• (US-Boeing) CST-100 - капсула
• (США - Sierra Nevada Corporation ) Dream Chaser - орбитальный космический самолет
• (США - компания SpaceShip ) Суборбитальный космический самолет SpaceShipTwo
• (США - Blue Origin ) New Shepard - капсула VTVL ^[a]
• (US-XCOR) Ракетоплан Lynx - суборбитальный космоплан
• (Индия-DRDO) Avatar RLV - В стадии разработки, первый демонстрационный полет в 2015 году. ^[17]
• (Индия-ISRO) Гаганьян - капсула
• (Индия-ISRO) Программа демонстрации технологий RLV - космический корабль
• (США - SpaceX ) Starship - космический корабль VTVL
• (Россия-РКА) Орел - капсула
• (Европа-ЕКА) Усовершенствованная система транспортировки экипажа - капсула
• (Иранское космическое агентство) Иранский космический корабль с экипажем - капсула

Без экипажа [ править ]

• CNES Mars Netlander
• Darwin14 зонд ESA
• Космический телескоп Джеймса Уэбба (задерживается)
• Ровер настойчивости
• Космический самолет Skylon
• StarChip and Sprites - миниатюрный межзвездный космический корабль
• Система F6 - демонстратор фракционированного космического аппарата DARPA

Подсистемы [ править ]

Система космического корабля состоит из различных подсистем в зависимости от профиля полета. Подсистемы космического корабля составляют « шину » космического корабля и могут включать определение ориентации и управление (иначе называемые ADAC, ADC или ACS), наведение, навигацию и управление (GNC или GN&C), связь (comms), управление и обработку данных (CDH или C&DH). ), мощности (EPS), терморегулирования (TCS), силовой установки и конструкций. К шине обычно прикреплены полезные нагрузки .

Жизненная поддержка

Космический корабль, предназначенный для полетов человека в космос, должен также включать в себя систему жизнеобеспечения экипажа.

Контроль отношения

Космическому кораблю необходима подсистема ориентации, чтобы правильно ориентироваться в пространстве и правильно реагировать на внешние моменты и силы. Подсистема ориентации состоит из датчиков и исполнительных механизмов , а также алгоритмов управления. Подсистема управления ориентацией позволяет правильно указывать на научную цель, указывать солнце для питания солнечных батарей и указывать землю для связи.

GNC

Под наведением понимается расчет команд (обычно выполняемых подсистемой CDH), необходимых для управления космическим кораблем там, где он должен находиться. Навигация означает определение элементов орбиты или положения космического корабля . Управление означает корректировку траектории космического корабля в соответствии с требованиями миссии.

Команды и обработка данных

Подсистема CDH принимает команды от подсистемы связи, выполняет проверку и декодирование команд и распределяет команды по соответствующим подсистемам и компонентам космического корабля. CDH также получает служебные и научные данные от других подсистем и компонентов космического корабля и упаковывает данные для хранения на регистраторе данных или передачи на Землю через подсистему связи. Другие функции CDH включают поддержание часов космического корабля и мониторинг состояния.

Связь

Космические корабли, как роботизированные, так и с экипажем , используют различные системы связи для связи с наземными станциями, а также для связи между космическими кораблями в космосе. Используемые технологии включают радиочастотную и оптическую связь. Кроме того, некоторые космические аппараты Полезная нагрузка явно с целью наземного наземной связи с использованием приемника / Ретранслятор электронных технологий.

Мощность

Космическому кораблю необходима подсистема выработки и распределения электроэнергии для питания различных подсистем космического корабля. Для космических аппаратов, находящихся около Солнца , часто используются солнечные батареи для выработки электроэнергии. Космический корабль, предназначенный для работы в более удаленных местах, например на Юпитере , может использовать радиоизотопный термоэлектрический генератор.(RTG) для выработки электроэнергии. Электроэнергия передается через оборудование для кондиционирования энергии, прежде чем она проходит через блок распределения энергии по электрической шине к другим компонентам космического корабля. Батареи обычно подключаются к шине через регулятор заряда батареи, и батареи используются для подачи электроэнергии в периоды, когда первичная энергия недоступна, например, когда космический корабль на низкой околоземной орбите затмевается Землей.

Температурный контроль

Космический корабль должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать прохождение через атмосферу Земли и космическое пространство . Они должны работать в вакууме с температурами, потенциально колеблющимися в пределах сотен градусов Цельсия, а также (если они подлежат повторному входу) в присутствии плазмы. Требования к материалам таковы, что либо высокая температура плавления, либо материалы с низкой плотностью, такие как бериллий и армированный углерод-углерод, либо (возможно, из-за требований к меньшей толщине, несмотря на его высокую плотность) вольфрам или абляционныйиспользуются углерод-углеродные композиты. В зависимости от профиля миссии космическому кораблю может потребоваться работа на поверхности другого планетарного тела. Подсистема теплового контроля может быть пассивной, в зависимости от выбора материалов с особыми свойствами излучательными. В активном терморегулировании используются электрические нагреватели и определенные исполнительные механизмы, такие как жалюзи, для управления диапазонами температуры оборудования в определенных диапазонах.

Движение космического корабля

Космический корабль может иметь или не иметь двигательную подсистему, в зависимости от того, требует ли профиль полета двигательная установка. Космический корабль Swift - это пример космического корабля, не имеющего двигательной подсистемы. Однако, как правило, космические аппараты на низкоорбитальной околоземной орбите включают в себя двигательную подсистему для регулировки высоты (маневры компенсации сопротивления) и маневров регулировки наклона . Двигательная установка также необходима для космических аппаратов, выполняющих маневры управления импульсом. Компоненты обычной двигательной подсистемы включают топливо, резервуары, клапаны, трубы и подруливающие устройства.. Система терморегулирования взаимодействует с двигательной подсистемой путем мониторинга температуры этих компонентов, а также путем предварительного нагрева резервуаров и двигателей для подготовки к маневру космического корабля.

Структуры

Космический корабль должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать стартовые нагрузки, создаваемые ракетой-носителем, и должен иметь точку крепления для всех других подсистем. В зависимости от профиля миссии структурной подсистеме может потребоваться выдержать нагрузки, возникающие при входе в атмосферу другого планетарного тела и приземлении на поверхность другого планетарного тела.

Полезная нагрузка

Полезная нагрузка зависит от задачи космического корабля и обычно рассматривается как часть космического корабля, «оплачивающая счета». Типичная полезная нагрузка может включать в себя научные инструменты (например, камеры , телескопы или детекторы частиц ), груз или человеческий экипаж .

Наземный сегмент

Наземный сегмент , хотя технически не часть космического аппарата, имеет жизненно важное значение для функционирования космического аппарата. Типичные компоненты наземного сегмента, используемые в нормальных условиях эксплуатации, включают в себя операционный центр миссии, где летная группа выполняет операции с космическим кораблем, средство обработки и хранения данных, наземные станции для излучения сигналов на космический корабль и приема сигналов от него, а также сеть передачи голоса и данных для соединения всех элементов миссии. ^[18]

Ракета-носитель

Ракета - носитель разгоняет корабль с поверхности Земли, через атмосферу , и в орбиту , точная орбита которого зависит от конфигурации миссии. Ракета-носитель может быть одноразовой или многоразовой .

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Примечания

Цитаты

Библиография

• Рыцарь, Уилл (23 января 2006 г.). «Кожа космического корабля« лечит »сама себя» . Новый ученый . Проверено 11 февраля 2008 года .
• Верц, Джеймс; Ларсон, Уайли Дж (1999). Анализ и проектирование космических миссий (3-е изд.). Торранс, Калифорния: Микрокосм. ISBN 978-1-881883-10-4.

Внешние ссылки [ править ]

• Космический корабль в Британской энциклопедии
• НАСА: космические миссии космических аппаратов
• Форма запроса космического корабля в Мастер-каталог NSSDC
• Ранняя история космических кораблей
• Учебник по основам космических полетов от JPL / Caltech
• Международный музей космических полетов