| Часть серии о |
| Космический полет |
|---|
.jpg/440px-SpaceX_Crew_Dragon_(More_cropped).jpg) |
| История |
| Приложения |
| Космический корабль |
| Космический запуск |
| Типы космических полетов |
| Космические агентства |
| Космические силы |
| Космические команды |
|
| Частный космический полет |
|
 Космический портал |
| Часть серии по |
| Транспорт |
|---|
| Режимы |
|
| Темы |
|
 Транспортный портал |
Космический полет (или космический полет ) - это применение космонавтики для полетов космических кораблей в космическое пространство или через него , с людьми на борту или без них . Большая часть космических полетов осуществляется без экипажа и в основном с использованием космических аппаратов, таких как спутники, на орбите вокруг Земли , но также включает космические зонды для полетов за пределы земной орбиты. Такой космический полет управляется либо телероботами, либо автономно . Более сложный полет человека в космос был осуществлен вскоре после появления первых орбитальных спутников и достиг Луны.и постоянное присутствие человека в космосе вокруг Земли, особенно с использованием космических станций . Программы пилотируемых космических полетов включают « Союз» , предыдущую посадку Аполлона на Луну и программы космических шаттлов , при этом в настоящее время Международная космическая станция является основным пунктом назначения пилотируемых космических полетов .
Космический полет используется для размещения на орбите Земли спутников связи , разведывательных спутников , спутников наблюдения Земли , а также для исследования космоса, такого как космические обсерватории и космические зонды, или даже для космического туризма .
Космический полет может осуществляться с помощью различных типов пусковых систем , обычно путем запуска ракет , которые обеспечивают начальную тягу для преодоления силы тяжести и отталкивания космического корабля от поверхности Земли. Попав в космос, движение космического корабля - как без движения, так и с двигателем - рассматривается в области исследований, называемой астродинамикой .
Некоторые космические аппараты остаются в космосе практически на неопределенный срок, что создает проблему загрязнения космоса в виде светового загрязнения и космического мусора , что представляет опасность для космических полетов. В противном случае космические корабли прекращают вход в атмосферу , при котором они распадаются, или, если они этого не делают, их возвращение в основном контролируется, чтобы безопасно достичь поверхности путем приземления или удара, часто сбрасываемого на кладбище океанических космических кораблей . В связи с этим космические корабли были предметом некоторого управления космическим движением .
Терминология
Есть несколько терминов, относящихся к полету в космическое пространство или через него .
Космический полет относится к космическому полет предназначен для достижения цели. Задачи космических миссий могут включать исследование космоса , космические исследования и первые национальные космические полеты.
Космический транспорт - это использование космического корабля для перевозки людей или грузов в космическое пространство или через него. Это может включать полет человека в космос и полет грузового космического корабля.
История
Первое теоретическое предложение о космических путешествиях с использованием ракет было опубликовано шотландским астрономом и математиком Уильямом Лейтчем в эссе 1861 года «Путешествие в космос». [1] Более известна (хотя и не так широко за пределами России) работа Константина Циолковского « Исследование мировых пространств реактивными приборами » ( Исследование космического пространства с помощью реактивных устройств ), опубликованная в 1903 году.
Космический полет стал инженерной возможностью после публикации Роберта Х. Годдарда в 1919 году его статьи «Метод достижения экстремальных высот» . Его применение сопла де Лаваля к ракетам на жидком топливе повысило эффективность настолько, что стало возможным межпланетное путешествие. Он также доказал в лаборатории, что ракеты будут работать в космическом вакууме; [ указать ] тем не менее, его работа не была воспринята общественностью всерьез. Его попытка получить контракт с Армией на реактивное оружие в Первой мировой войне потерпела поражение в результате перемирия с Германией 11 ноября 1918 года.. Работая при частной финансовой поддержке, он был первым, кто запустил ракету на жидком топливе в 1926 году. Работы Годдарда имели большое международное влияние в его области.
В ходе Второй мировой войны первые управляемые ракеты Фау-2 были разработаны и использовались в качестве оружия Третьим рейхом . Во время испытательного полета в июне 1944 года одна такая ракета достигла космоса на высоте 189 километров (102 морских мили), став первым объектом в истории человечества, совершившим это. [2] В конце Второй мировой войны большая часть ракетной команды Фау-2, включая ее главу Вернера фон Брауна, сдалась Соединенным Штатам и была экспатриирована для работы над американскими ракетами в том, что стало Армейским агентством баллистических ракет , производящим ракеты. такие как Юнона I и Атлас .
В то время Советский Союз под руководством Иосифа Сталина разрабатывал межконтинентальные баллистические ракеты для несения ядерного оружия в качестве меры противодействия самолетам-бомбардировщикам Соединенных Штатов. Под влиянием Циолковского Сергей Королев стал главным конструктором ракет, производные от его ракет Р-7 Семёрка были использованы для запуска первого в мире искусственного спутника Земли , Спутника-1 , 4 октября 1957 года, а затем первого человека, вышедшего на орбиту Земли, Юрия. Гагарина на Востоке-1 , 12 апреля 1961 г. [3]
Первым американским спутником был Explorer 1 , запущенный 1 февраля 1958 года, а первым американцем на орбите стал Джон Гленн в Friendship 7 20 февраля 1962 года. В качестве директора Центра космических полетов Маршалла Фон Браун курировал разработку более крупного ракеты класса Сатурн , которая позволила США отправить первых двух людей, Нила Армстронга и Базза Олдрина , на Луну и обратно на Аполлон-11 в июле 1969 года. Ракета N1 , предназначенная для того, чтобы дать им возможность высадить людей на Луну.
С тех пор, как космические полеты стали широко использоваться для вывода спутников на орбиту вокруг Земли для самых разных целей, для отправки беспилотных космических аппаратов, исследующих космос за пределами Луны и имеющих постоянное присутствие человека в космосе с рядом космических станций , от программы салют до Международная космическая станция .
Фазы
Запустить
Ракеты - единственное средство, которое в настоящее время способно достичь орбиты или за ее пределами. Другие неракетные технологии космических запусков еще не созданы или по-прежнему не достигают орбитальных скоростей. Запуск ракеты для космических полетов , как правило , начинается с космодрома (космодром), которые могут быть оборудованы пусковыми комплексами и пусковыми установки для вертикальных запусков ракет и взлетно - посадочных полос для взлета и посадки самолетов - носителей и крылатых космических аппаратов. Космопорты расположены далеко от человеческого жилья из соображений шума и безопасности. МБР имеют различные специальные пусковые средства.
Запуск часто ограничивается определенными окнами запуска . Эти окна зависят от положения небесных тел и орбит относительно места запуска. Наибольшее влияние часто оказывает вращение самой Земли. После запуска орбиты обычно располагаются в относительно постоянных плоских плоскостях под фиксированным углом к оси Земли, и Земля вращается в пределах этой орбиты.
Стартовая площадка фиксированная структура предназначена для отправки летательных аппаратов. Обычно он состоит из пусковой башни и траншеи пламени. Он окружен оборудованием, используемым для установки, заправки и обслуживания ракет-носителей. Перед запуском ракета может весить многие сотни тонн. Space Shuttle Columbia , на STS-1 , весил 2030 тонн (4480000 фунтов) при взлете.
Достижение пространства
Наиболее часто используемое определение космического пространства - это все , что находится за линией Кармана , которая находится на высоте 100 километров (62 мили) над поверхностью Земли. Соединенные Штаты иногда определяют космическое пространство как все, что превышает 50 миль (80 км) над уровнем моря.
Ракетные двигатели - единственное в настоящее время практическое средство достижения космоса. Обычные двигатели самолетов не могут достичь космоса из-за недостатка кислорода. Ракетные двигатели выбрасывают топливо , создавая прямую тягу, которая создает достаточно дельта-v (изменение скорости) для достижения орбиты.
Для систем запуска с экипажем часто устанавливаются системы эвакуации , позволяющие астронавтам уйти в случае возникновения чрезвычайной ситуации.
Альтернативы
Было предложено много способов достичь космоса, кроме ракетных двигателей. Такие идеи, как космический лифт , и обмен импульсом привязи как rotovators или Skyhooks требуют новых материалов гораздо сильнее , чем любой известный в настоящее время. Электромагнитные пусковые установки, такие как пусковые шлейфы, могут быть осуществимы с использованием современных технологий. Другие идеи включают в себя ракету помощи Aircraft / КЛИ , такие как реактивные двигатели Скайлны ( в настоящее время в развитии ранней стадии), ГПВРД питания К и РБТП приведенные КЛИ. Пуск пушки предложен для груза.
Покидая орбиту
 |
Выход на замкнутую орбиту не является необходимым для лунных и межпланетных путешествий. Ранние советские космические аппараты успешно поднимались на очень большие высоты, не выходя на орбиту. НАСА рассматривало возможность запуска миссий « Аполлон» непосредственно на лунную траекторию, но приняло стратегию сначала вывести на временную парковочную орбиту, а затем выполнить отдельное выжигание через несколько орбит на лунную траекторию. [5]
Подход на парковочную орбиту значительно упростил планирование миссии Apollo по нескольким важным направлениям. Он выступал в роли «буфера времени» и существенно расширял допустимые окна запуска . Парковочная орбита дала экипажу и диспетчерам несколько часов на то, чтобы тщательно проверить космический корабль после напряжений при запуске, прежде чем совершить длительное путешествие на Луну. [5]
Миссии Apollo минимизировали потери производительности орбиты стоянки, сохраняя ее высоту как можно меньшей. Например, Аполлон-15 использовал необычно низкую парковочную орбиту 92,5 × 91,5 нм (171,3 × 169,5 км), что не является устойчивым в течение длительного времени из-за трения с атмосферой Земли , но экипаж потратил бы всего три часа, прежде чем повторно запустить двигатель. Третья ступень S-IVB выведет их на лунную траекторию. [6]
Роботизированные миссии не требуют возможности прерывания или минимизации радиации, и поскольку современные пусковые установки обычно соответствуют «мгновенным» окнам запуска, космические зонды на Луну и другие планеты обычно используют прямой впрыск для максимизации производительности. Хотя некоторые из них могут ненадолго двигаться по инерции во время запуска, они не завершают одну или несколько полных орбит для стоянки, прежде чем горение выбрасывает их на траекторию ухода с Земли.
Скорость убегания от небесного тела уменьшается с высотой над ним. Однако для корабля более экономично сжигать топливо как можно ближе к земле; см. эффект Оберта и ссылку. [7] Это еще один способ объяснить потери производительности, связанные с установлением безопасного перигея парковочной орбиты.
Астродинамика
Астродинамика - это изучение траекторий космических аппаратов, особенно в том, что касается гравитационных и двигательных эффектов. Астродинамика позволяет космическому кораблю прибыть в пункт назначения в нужное время без чрезмерного использования топлива. Система орбитального маневрирования может потребоваться для поддержания или изменения орбиты.
Нераакетные орбитальные двигательные установки включают солнечные паруса , магнитные паруса , магнитные системы с плазменным пузырем и использование эффектов гравитационной рогатки .
Передача энергии
Термин «передача энергии» означает общее количество энергии, передаваемой ступенью ракеты своей полезной нагрузке. Это может быть энергия , переданная на первом этапе в виде ракеты - носителя на верхней ступени плюс полезную нагрузку, или на верхней ступени или космического аппарата удар двигателя на космическом корабле . [8] [9]
Достижение космической станции
Чтобы достичь космической станции , космический аппарат должен выйти на ту же орбиту и приблизиться на очень близкое расстояние (например, в пределах визуального контакта). Это делается с помощью набора орбитальных маневров, называемых космическим рандеву .
После сближения с космической станцией космический аппарат стыкуется со станцией или причаливает к ней. Стыковка относится к соединению двух отдельных свободно летающих космических аппаратов [10] [11] [12] [13], а стыковка - к операциям стыковки, когда неактивное транспортное средство помещается в стыковочный интерфейс другого космического корабля с помощью манипулятора. . [10] [12] [13]
Повторный вход
Корабли на орбите обладают большим количеством кинетической энергии. Эта энергия должна быть сброшена, если транспортное средство должно безопасно приземлиться, не испаряясь в атмосфере. Обычно этот процесс требует специальных методов защиты от аэродинамического нагрева . Теория повторного входа была разработана Гарри Джулианом Алленом . Согласно этой теории, возвращаемые аппараты имеют тупые очертания в атмосфере при входе в атмосферу. Тупые формы означают, что менее 1% кинетической энергии уходит в тепло, достигающее транспортного средства, а оставшаяся часть нагревает атмосферу.
Посадка и восстановление
Капсулы « Меркурий» , « Близнецы» и « Аполлон» упали в море. Эти капсулы были предназначены для посадки на относительно малых скоростях с помощью парашюта. Советские / российские капсулы для " Союза" используют большой парашют и тормозные ракеты для приземления на землю. Космические самолеты, подобные космическому шаттлу, приземляются, как планер .
После успешной посадки космический корабль, находящиеся в нем люди и груз могут быть возвращены. В некоторых случаях восстановление происходило до приземления: пока космический корабль все еще спускается на парашюте, его может зацепить специально сконструированный самолет. Этот метод извлечения в воздухе использовался для извлечения канистр с пленкой со спутников-шпионов Corona .
Типы
Без экипажа
Космический полет без экипажа - это все космические полеты без необходимого присутствия человека в космосе. Это включает в себя все космические зонды, спутники и космические аппараты-роботы и миссии. Космический полет без экипажа - это противоположность полета с экипажем в космос, который обычно называют полетом человека в космос . Подкатегории беспилотных космических полетов - это «роботизированные космические аппараты» (объекты) и «роботизированные космические миссии» (виды деятельности). Роботизированный космический аппарат является необитаемыми космическим аппаратами, без людей на борте, которые, как правило , под устройством телеприсутствия контроля. В некоторых случаях, например, с вертолетами, космическому кораблю может потребоваться автономная работа в течение коротких периодов времени. [14] Роботизированный космический корабль, предназначенный для проведения научных исследований, часто называюткосмический зонд .
В беспилотных космических миссиях используются космические корабли с дистанционным управлением . Первым беспилотным космическим аппаратом стал Спутник , запущенный 4 октября 1957 года на орбиту Земли. Космические миссии , на борту которых находятся другие животные, но не люди, считаются беспилотными.
Преимущества
Многие космические миссии больше подходят для телероботических операций, чем для работы с экипажем , из-за более низкой стоимости и меньших факторов риска. Кроме того, некоторые направления на планетах, такие как Венера или окрестности Юпитера , слишком враждебны для выживания человека, учитывая современные технологии. Внешние планеты, такие как Сатурн , Уран и Нептун.слишком далеки, чтобы добраться до них с помощью современной технологии пилотируемых космических полетов, поэтому телероботические зонды - единственный способ их исследовать. Telerobotics также позволяет исследовать регионы, уязвимые для заражения земными микроорганизмами, поскольку космические корабли можно стерилизовать. Людей нельзя стерилизовать так же, как космический корабль, поскольку они сосуществуют с многочисленными микроорганизмами, и эти микроорганизмы также трудно содержать в космическом корабле или скафандре.
Дистанционное присутствие
Telerobotics становится телеприсутствием, когда время задержки достаточно короткое, чтобы позволить людям управлять космическим кораблем в режиме, близком к реальному времени. Даже двухсекундная задержка скорости света Луны слишком велика для исследования телеприсутствия с Земли. Положения L1 и L2 допускают задержку приема-передачи в 400 миллисекунд, что достаточно близко для работы удаленного присутствия. Дистанционное присутствие также было предложено как способ ремонта спутников на околоземной орбите с Земли. Симпозиум Exploration Telerobotics в 2012 году исследовал эту и другие темы. [15]
Человек
Первый космический полет был человек Восток 1 по 12 апреля 1961 года, на которой космонавт Юрий Гагарин в СССР сделал одну орбиту вокруг Земли. В официальных советских документах нет упоминания о том, что Гагарин прыгнул с парашютом последние семь миль. [16] По состоянию на 2020 год единственными космическими кораблями, регулярно используемыми для пилотируемых космических полетов, являются Союз , Шэньчжоу и Crew Dragon . Флот космических шаттлов США работал с апреля 1981 года по июль 2011 года. SpaceShipOne провел два суборбитальных космических полета человека.
Суборбитальный
В суборбитальном космическом полете космический корабль достигает космоса, а затем возвращается в атмосферу после следования (в основном) баллистической траектории. Обычно это происходит из-за недостаточной удельной орбитальной энергии , и в этом случае суборбитальный полет продлится всего несколько минут, но также возможно, что объект с достаточной энергией для орбиты может иметь траекторию, которая пересекает атмосферу Земли, иногда после многих часы. «Пионер-1» был первым космическим зондом НАСА, который должен был достичь Луны. Частичный отказ заставил его вместо этого следовать по суборбитальной траектории до высоты 113 854 км (70 746 миль), прежде чем снова войти в атмосферу Земли через 43 часа после запуска.
Самая известная граница космоса - линия Кармана на высоте 100 км (62 мили) над уровнем моря. (В качестве альтернативы НАСА определяет астронавта как человека, который пролетел более 80 км (50 миль) над уровнем моря.) Общественность не признает, что увеличение потенциальной энергии, необходимой для прохождения линии Кармана, составляет лишь около 3% от орбитальная энергия (потенциальная плюс кинетическая энергия), необходимая для минимально возможной земной орбиты (круговая орбита чуть выше линии Кармана). Другими словами, гораздо легче достичь космоса, чем оставаться там. 17 мая 2004 года Civilian Space eXploration Team запустила ракету GoFast в суборбитальный полет, первый любительский космический полет. 21 июня 2004 г. SpaceShipOne был использован для первого частного проекта. полет человека в космос .
Точка-точка
Точка-точка, или транспортировка с Земли на Землю, - это категория суборбитальных космических полетов, в которых космический корабль обеспечивает быструю транспортировку между двумя наземными точками. [17] Обычный авиамаршрут между Лондоном и Сиднеем , рейс, который обычно длится более двадцати часов , можно было преодолеть менее чем за час. [18] Хотя сегодня ни одна компания не предлагает такой вид транспорта, SpaceX объявила о планах сделать это уже в 2020-х годах с помощью Starship . Суборбитальный космический полет на межконтинентальное расстояние требует скорости транспортного средства, которая лишь немного ниже скорости, необходимой для достижения низкой околоземной орбиты.[19] Если используются ракеты, размер ракеты относительно полезной нагрузки аналогичен межконтинентальной баллистической ракете (МБР). Любой межконтинентальный космический полет должен преодолевать проблемы нагрева во время входа в атмосферу, которые почти не уступают проблемам, возникающим при орбитальных космических полетах.
Орбитальный
Минимальный орбитальный космический полет требует гораздо более высоких скоростей, чем минимальный суборбитальный полет, и поэтому достичь его технологически намного сложнее. Для достижения орбитального космического полета тангенциальная скорость вокруг Земли так же важна, как и высота. Чтобы совершить стабильный и продолжительный полет в космосе, космический корабль должен достичь минимальной орбитальной скорости, необходимой для выхода на замкнутую орбиту .
Межпланетный
Межпланетный космический полет - это полет между планетами внутри единой планетной системы . На практике этот термин используется только для путешествия между планетами нашей Солнечной системы . Планы будущих межпланетных космических полетов с экипажем часто включают окончательную сборку корабля на околоземной орбите, например, программу НАСА Constellation и российский тандем Kliper / Parom .
Интерстеллар
« Новые горизонты » - пятый космический корабль, вышедший на траекторию ухода за пределы Солнечной системы . Вояджер 1 , Вояджер 2 , Пионер 10 , Пионер 11 - более ранние. Самым удаленным от Солнца является " Вояджер-1" , который удален более чем на 100 а.е. и движется со скоростью 3,6 а.е. в год. [20] Для сравнения, Проксима Центавра , ближайшая звезда, кроме Солнца, находится на расстоянии 267 000 а.е. " Вояджеру-1" потребуется 74000 лет, чтобы достичь этого расстояния. Конструкции транспортных средств с использованием других технологий, таких как ядерная импульсная тяга.вероятно, смогут достичь ближайшей звезды значительно быстрее. Другая возможность, которая может позволить человеку совершить межзвездный космический полет, - это использовать замедление времени , поскольку это позволит пассажирам быстро движущегося транспортного средства путешествовать дальше в будущее, при этом очень мало старея, поскольку их большая скорость замедляет движение. скорость прохождения бортового времени. Однако достижение таких высоких скоростей по-прежнему потребовало бы использования какого-нибудь нового, усовершенствованного метода движения .
Межгалактический
Межгалактическое путешествие включает в себя космический полет между галактиками и считается гораздо более технологически сложным, чем даже межзвездное путешествие, и, согласно современным инженерным терминам, считается научной фантастикой . Однако теоретически нет ничего, что окончательно указывало бы на то, что межгалактическое путешествие невозможно. На сегодняшний день несколько ученых серьезно изучили межгалактические путешествия. [21] [22] [23]
Космический корабль
Космические корабли - это транспортные средства, способные контролировать свою траекторию в космосе.
Первый «истинный космический аппарат» иногда называется лунный модуль Apollo , [24] , так как это было единственным членом экипаж транспортного средства, которые были предназначены и эксплуатировать только в пространстве; и отличается неаэродинамической формой.
Двигательная установка
Сегодня космические корабли в основном используют ракеты для приведения в движение , но другие методы движения, такие как ионные двигатели, становятся все более распространенными, особенно для беспилотных транспортных средств, и это может значительно уменьшить массу транспортного средства и увеличить его дельта-v .
Системы запуска
Системы запуска используются для переноса полезной нагрузки с поверхности Земли в космическое пространство.
Расходный
В большинстве современных космических полетов для достижения космоса используются многоступенчатые одноразовые системы запуска.
Многоразовый
Первый многоразовый космический корабль, Х-15 , был запущен в воздух по суборбитальной траектории 19 июля 1963 года. Первый частично многоразовый орбитальный космический корабль, Space Shuttle , был запущен США в день 20-летия полета Юрия Гагарина. 12 апреля 1981 года. В эпоху "Шаттла" было построено шесть орбитальных аппаратов, все из которых летали в атмосфере, а пять - в космосе. « Энтерпрайз» использовался только для захода на посадку и испытаний на посадку, запускался с задней части Боинга 747 и планировал до мертвой точки приземления на авиабазе Эдвардс, Калифорния . Первым космическим шаттлом, который полетел в космос, был Columbia , за ним последовал Challenger ,Открытие , Атлантида и Индевор . Endeavor был построенчтобы заменить Challenger , который потерял в январе 1986 г. Колумбия распалась во время входаатмосферу в феврале 2003 года.
Первым автоматическим космическим кораблем частично многоразового использования был « Буран» (« Метель» ), запущенный СССР 15 ноября 1988 г., но совершивший только один полет. Этот космоплан был разработан для экипажа и сильно напоминал американский космический 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».
Спейс шаттл был выведен из эксплуатации в 2011 году в основном из-за его старости и высокой стоимости программы, превышающей миллиард долларов за полет. В 2020-х годах роль шаттла в качестве транспортного средства будет заменена на SpaceX Dragon 2 и CST-100 . Шаттл заменяет тяжелые грузовые транспортные средства коммерческими ракетами-носителями.
Scaled Composites SpaceShipOne - это многоразовый суборбитальный космоплан, на котором пилоты Майка Мелвилла и Брайана Бинни летали подряд в 2004 году, чтобы выиграть премию Ansari X Prize . Компания Spaceship Company построила своего преемника SpaceShipTwo . Флот SpaceShipTwos, которым управляет Virgin Galactic, планировал начать многоразовые частные космические полеты с платными пассажирами ( космическими туристами ) в 2008 году, но это было отложено из-за аварии при разработке двигательной установки. [25]
Компания SpaceX осуществила первую вертикальную мягкую посадку многоразовой орбитальной ступени ракеты 21 декабря 2015 года после доставки 11 коммерческих спутников Orbcomm OG-2 на низкую околоземную орбиту . [26]
Первый второй полет Falcon 9 состоялся 30 марта 2017 года. [27] SpaceX в настоящее время регулярно восстанавливает и повторно использует свои первые ступени с намерением также повторно использовать обтекатели . [28]
Проблемы
Космические катастрофы
Все ракеты-носители содержат огромное количество энергии, необходимой для того, чтобы какая-то ее часть достигла орбиты. Следовательно, существует некоторый риск того, что эта энергия может быть высвобождена преждевременно и внезапно со значительными последствиями. Когда ракета Delta II взорвалась через 13 секунд после запуска 17 января 1997 года, поступили сообщения о том, что в результате взрыва были разбиты витрины магазинов на расстоянии 10 миль (16 км). [29]
Космос - довольно предсказуемая среда, но все еще существует риск случайного сброса давления и потенциального отказа оборудования, некоторые из которых могут быть разработаны совсем недавно.
В 2004 году в Нидерландах была создана Международная ассоциация по повышению космической безопасности с целью дальнейшего международного сотрудничества и научного прогресса в области безопасности космических систем. [30]
Невесомость
В условиях микрогравитации, таких как космический корабль на орбите вокруг Земли, люди испытывают чувство «невесомости». Кратковременное воздействие микрогравитации вызывает синдром космической адаптации - самоограничивающуюся тошноту, вызванную нарушением вестибулярной системы . Длительное воздействие вызывает множество проблем со здоровьем. Наиболее значительным является потеря костной массы, часть которой является постоянной, но микрогравитация также приводит к значительному ухудшению состояния мышечной и сердечно-сосудистой ткани.
Радиация
Оказавшись выше атмосферы, возникает и усиливается радиация из-за поясов Ван Аллена , солнечной радиации и космической радиации . Вдали от Земли солнечные вспышки могут дать смертельную дозу радиации за считанные минуты, а угроза здоровью от космической радиации значительно увеличивает шансы рака через десятилетие или более. [31]
Жизнеобеспечение
В космических полетах человека система жизнеобеспечения - это группа устройств, которые позволяют человеку выжить в космосе. НАСА часто использует фразу «Система экологического контроля и жизнеобеспечения» или аббревиатуру ECLSS при описании этих систем для своих пилотируемых космических полетов. [32] Система жизнеобеспечения может поставлять: воздух , воду и пищу . Он также должен поддерживать правильную температуру тела, приемлемое давление на тело и иметь дело с продуктами жизнедеятельности организма. Также может потребоваться защита от вредных внешних воздействий, таких как радиация и микрометеориты. Компоненты системы жизнеобеспечения жизненно важны, и спроектированы и построены с использованием технических средств безопасности .
Космическая погода
Космическая погода - это концепция изменения условий окружающей среды в космическом пространстве . Он отличается от концепции погоды в атмосфере планеты и имеет дело с явлениями, связанными с окружающей плазмой , магнитными полями, излучением и другими веществами в космосе (обычно близко к Земле, но также и в межпланетной , а иногда и в межзвездной среде ). «Космическая погода описывает условия в космосе, которые влияют на Землю и ее технологические системы. Наша космическая погода является следствием поведения Солнца, природы магнитного поля Земли и нашего местоположения в Солнечной системе». [33]
Космическая погода оказывает глубокое влияние на несколько областей, связанных с исследованием и освоением космоса. Изменение геомагнитных условий может вызвать изменения плотности атмосферы, вызывая быстрое ухудшение высоты полета космического корабля на низкой околоземной орбите . Геомагнитные бури из-за повышенной солнечной активности потенциально могут ослепить датчики на борту космического корабля или создать помехи для бортовой электроники. Понимание условий космической среды также важно при разработке систем защиты и жизнеобеспечения для пилотируемых космических кораблей.
Соображения по охране окружающей среды
Ракеты как класс по своей сути не являются сильно загрязняющими окружающую среду. Однако в некоторых ракетах используется токсичное топливо, а в большинстве транспортных средств используется топливо, не являющееся углеродно-нейтральным . Многие твердые ракеты содержат хлор в форме перхлората или других химикатов, и это может вызвать временные локальные дыры в озоновом слое. При повторном входе в космический корабль образуются нитраты, которые также могут временно воздействовать на озоновый слой. Большинство ракет изготовлено из металлов, которые могут оказать воздействие на окружающую среду во время их изготовления.
Помимо атмосферных воздействий, существуют воздействия на околоземную космическую среду. Существует вероятность того, что орбита может стать недоступной для поколений из-за экспоненциального увеличения космического мусора, вызванного отколом спутников и транспортных средств ( синдром Кесслера ). Поэтому сегодня многие запущенные ракеты предназначены для повторного входа в них после использования.
Регламент
Широкий спектр вопросов, таких как управление космическим движением или ответственность , были вопросами регулирования космических полетов.
Участие и представительство всего человечества в космических полетах - это вопрос международного космического права с самого первого этапа освоения космоса. [34] Несмотря на то, что некоторые права стран, не занимающихся космическими полетами, были обеспечены, совместное использование космоса для всего человечества по-прежнему критикуется как империалистическое и недостаточное понимание космических полетов как ресурса. [34]
Приложения
Текущие и предлагаемые приложения для космических полетов включают:
- Спутники наблюдения Земли, такие как спутники-шпионы , метеорологические спутники
- Исследование космоса
- Спутники связи
- Спутниковое телевидение
- Спутниковая навигация
- Космический туризм
- Защита Земли от потенциально опасных объектов
- Колонизация космоса
Наиболее ранние разработки космических полетов были оплачены правительствами. Однако сегодня основные рынки запуска, такие как спутники связи и спутниковое телевидение, являются чисто коммерческими, хотя многие из запусков изначально финансировались правительствами.
Частные космические полеты - это быстро развивающаяся область: космические полеты не только оплачиваются корпорациями или даже частными лицами, но часто выполняются частными космическими компаниями . Эти компании часто утверждают, что большая часть предыдущей высокой стоимости доступа к космосу была вызвана неэффективностью правительства, которой они могут избежать. Это утверждение может быть подтверждено гораздо более низкими опубликованными затратами на запуск частных космических ракет-носителей, таких как Falcon 9, разработанных с частным финансированием. Для того чтобы такие приложения, как космический туризм и особенно колонизация космоса, стали возможными для расширения, потребуются более низкие затраты на запуск и высокая безопасность.
Космическая цивилизация: нации и другие сущности
Быть космическим - значит быть способным и активно управлять космическим кораблем . Это включает в себя знание различных тем и развитие специальных навыков, включая: аэронавтику ; космонавтика ; программы по обучению космонавтов ; космическая погода и прогнозирование; операции с космическими кораблями; эксплуатация различного оборудования; проектирование и строительство космических аппаратов; взлет и вход в атмосферу в атмосфере; орбитальная механика (она же астродинамика); коммуникации; двигатели и ракеты; выполнение эволюций, таких как буксировка, строительство в условиях микрогравитации и стыковка с космосом; погрузочно-разгрузочное оборудование, опасные грузы и хранение грузов; выход в открытый космос ; реагирование на чрезвычайные ситуации; выживание в космосе и первая помощь; пожаротушение; жизнеобеспечение . Степень знаний, необходимых в этих областях, зависит от характера работы и типа используемого судна. «Космонавтика» аналогична мореплаванию .
За пределами системы Земля - Луна никогда не проводились полеты с экипажем . Тем не менее, Соединенные Штаты, Россия, Китай, Европейское космическое агентство страны (ESA), и несколько корпораций и предприятия имеют планы на различных этапах до поездки на Марс (см Человеческого полета на Марс ).
Космические организации могут быть суверенными государствами , наднациональными организациями и частными корпорациями . Космические державы - это те, кто способен самостоятельно строить и запускать корабли в космос. [35] [36] [37] Растущее число частных компаний стали или становятся космическими.
Глобальный
Управление Организации Объединенных Наций по вопросам космического пространства (УВКПООН) начало первую программу ООН пространства для spacefare цивилизации, [38] в 2016 году.
Космические державы с экипажем
В настоящее время Россия , Китай и Соединенные Штаты являются единственным экипажем Космической нации . Космические страны, перечисленные по году первого запуска с экипажем:
- Советский Союз ( Россия ) (1961)
- США (1961)
- Китай (2003)
Беспилотные космические державы
Следующие страны или организации разработали свои собственные ракеты-носители для вывода на орбиту беспилотных космических аппаратов либо со своей территории, либо с иностранной помощью (дата первого запуска в скобках): [39]
- Советский Союз (1957)
- США (1958)
- Франция (1965)
- Италия (1967)
- Австралия (1967) ★
- Япония (1970)
- Китай (1970)
- Соединенное Королевство (1971)
- Европейское космическое агентство (1979)
- Индия (1980)
- Израиль (1988)
- Украина (1991 год) * [40]
- Россия (1992) *
- Иран (2009) [41]
- Северная Корея (2012) [42]
- Южная Корея (2013) ★ [43]
- Новая Зеландия (2018) ★
- * Ранее был крупным регионом Советского Союза.
- ★ Ракета-носитель полностью или частично разработана другой страной.
Также несколько стран, таких как Канада, Италия и Австралия, обладали полунезависимыми космическими возможностями, запуская спутники местного производства на иностранных пусковых установках. Канада спроектировала и построила спутники (Alouette 1 и 2) в 1962 и 1965 годах, которые выводились на орбиту с помощью американских ракет-носителей. Италия разработала и построила несколько спутников, а также герметичные модули для Международной космической станции . Первые итальянские спутники запускались с использованием аппаратов, предоставленных НАСА, сначала с летного комплекса Уоллопса в 1964 году, а затем с космодрома в Кении ( платформа Сан-Марко ) в период с 1967 по 1988 год; [ необходима цитата ] Италия возглавила разработку VegaРакета программа в рамках Европейского космического агентства с 1998 года [44] Великобритания отказалась от своей независимой программы космодром в 1972 году в пользу Сотрудничая с Европейской организацией Launcher развития (ELDO) по запуску технологий до 1974 г. Австралия не отказалась от своей пусковой установки программы вскоре после успешного запуска WRESAT и стал единственным неевропейским членом ELDO.
Считая простой запуск объекта за линией Кармана минимальным требованием для космических полетов, Германия с ракетой V-2 стала первой космической державой в 1944 году. [45] Следующие страны достигли суборбитальных космических полетов только за счет запуска местных ракет. или ракеты, или и то, и другое в суборбитальное пространство.
- Германия (20 июня 1944 г.)
- Восточная Германия (12 апреля 1957 г.)
- Канада (5 сентября 1959 г.)
- Ливан (21 ноября 1962 г.)
- Швейцария (27 октября 1967 г.)
- Аргентина (16 апреля 1969 г.)
- Бразилия (21 сентября 1976 г.)
- Испания (18 февраля 1981 г.)
- Западная Германия (1 марта 1981 г.)
- Ирак (июнь 1984 г.)
- ЮАР (1 июня 1989 г.)
- Швеция (8 мая 1991 г.)
- Йемен (12 мая 1994 г.)
- Пакистан (6 апреля 1998 г.)
- Тайвань (15 декабря 1998 г.)
- Сирия (1 сентября 2000 г.)
- Индонезия (29 сентября 2004 г.)
- Демократическая Республика Конго (2007)
- Новая Зеландия (30 ноября 2009 г.)
- Норвегия (27 сентября 2018 г.)
- Нидерланды (19 сентября 2020 г.) [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52]
- Турция (29 октября 2020 г.)
См. Также
- Воздушное ландшафтное искусство - Изобразительное искусство, изображающее внешний вид ландшафта с самолета или космического корабля.
- Список пилотируемых космических кораблей - статья со списком в Википедии
- Список зондов Солнечной системы - статья со списком Викимедиа
- Список записей о космических полетах - статья со списком в Википедии
- Список беспилотных космических аппаратов по программам - статья со списком в Википедии
- Орбитальный аппарат (симулятор) - Видеоигра
- Животные в космосе - Обзор космических исследований, касающихся нечеловеческих животных
- Растения в космосе - Рост растений в космосе
- Частный космический полет - Космический полет, который проводится и оплачивается организацией, не являющейся правительственным агентством.
- Космос и выживание - идея о том, что для длительного присутствия человека во Вселенной требуется космическая цивилизация.
- Пропаганда космоса - Пропаганда исследования и / или колонизации космоса
- Колонизация космоса - концепция постоянного проживания человека за пределами Земли
- Человеческий форпост - искусственно созданные контролируемые среды обитания человека, расположенные в неблагоприятных для человека средах, например, в космосе.
- Космическая логистика - Логистика для космических путешествий
- Движение космического корабля - метод, используемый для ускорения космического корабля
- Хронология искусственных спутников и космических зондов - статья со списком Викимедиа
- Хронология исследования Солнечной системы
- История освоения космоса СССР на советских марках
- История освоения космоса США на марках США - Обзор предприятий за пределами Земли, изображенных для удобства американских почтовых отправлений
- Шкала Кардашева - Метод измерения уровня технологического развития цивилизации.
Ссылки
- ^ Уильям Лейтч (1867). Божья слава на небесах . А. Страхан.
- ^ Люси Роджерс (2008). Это ТОЛЬКО ракетостроение: введение на простом английском языке . Springer Science & Business Media. п. 25. ISBN 978-0-387-75377-5.
- ↑ Питер Бонд, Некролог: генерал-лейтенант Керим Керимов , The Independent , 7 апреля 2003 г.
- ^ "НАСА - NSSDC - Космический корабль - Детали" . Nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 5 ноября 2013 года .
- ^ a b «Окно запуска Аполлона на Луну: управляющие факторы и ограничения» . НАСА.
- ^ Вудс, У. Дэвид; О'Брайен, Фрэнк, ред. (1998). «Запуск и выход на околоземную орбиту» . Журнал полетов Аполлона-15 . НАСА. Архивировано 25 декабря 2017 года . Проверено 5 сентября 2018 года .
- ^ Скорость убегания с Земли . Van.physics.uiuc.edu. Проверено 5 октября 2011.
- ^ Лэнс К. Эриксон (2010). Космический полет: история, технологии и операции . Правительственные институты. п. 187.
- ↑ "Маск, предварительная подготовка к запуску на Falcon 9 Flight 20" . Пресс-релиз SpaceX . 22 декабря 2015 . Проверено 28 декабря 2015 .
- ^ а б Джон Кук; Валерий Аксаментов; Томас Хоффман; Уэс Брунер (1 января 2011 г.). «Механизмы взаимодействия МКС и их наследие» (PDF) . Хьюстон, Техас: Боинг . Проверено 31 марта 2015 года .
Стыковка - это когда один приближающийся космический корабль встречается с другим космическим кораблем и летит по управляемой траектории столкновения таким образом, чтобы выровнять и сцепить механизмы интерфейса. Механизмы стыковки космического корабля обычно входят в так называемый мягкий захват, за которым следует фаза ослабления нагрузки, а затем жесткое стыковочное положение, которое устанавливает герметичное структурное соединение между космическими кораблями. Причаливание, напротив, происходит, когда приближающийся космический корабль захватывается роботизированной рукой, а его интерфейсный механизм помещается в непосредственной близости от стационарного интерфейсного механизма. Затем обычно идет процесс захвата, грубое и точное совмещение, а затем структурное прикрепление.
Цитировать журнал требует|journal=( помощь ) - ^ "Международная стандартизация стыковки" (PDF) . НАСА. 2009-03-17. п. 15 . Проверено 4 марта 2011 .
Стыковка: соединение или соединение двух отдельных свободно летающих космических аппаратов.
- ^ a b Фезе, Вигберт (2003). Автоматизированная стыковка и стыковка космических аппаратов . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521824927.
- ^ a b "Усовершенствованная система стыковки / швартовки - семинар НАСА по печати" (PDF) . НАСА. 2004-11-04. п. 15. Архивировано из оригинального (PDF) 22 сентября 2011 года . Проверено 4 марта 2011 .
Швартовка относится к операциям стыковки, при которых неактивный модуль / транспортное средство помещается в стыковочный интерфейс с помощью системы удаленного манипулятора - RMS. Под стыковкой понимаются операции стыковки, при которых активное транспортное средство влетает в стыковочный интерфейс своим ходом.
- ↑ Акерман, Эван (17 февраля 2021 г.). «Как НАСА разработало вертолет, способный автономно летать на Марсе» . IEEE Spectrum: Новости технологий, инженерии и науки . Проверено 22 апреля 2021 .
- ^ Исследование телеробототехника Symposium архивации 2015-07-05 в Вайбак Machine 2-3 мая 2012 года в NASA Goddard Space Flight Center.
- ↑ Восток 1 . Astronautix.com. Проверено 5 октября 2011.
- ↑ Бургхардт, Томас (26 декабря 2020 г.). «Подготовка к космическому путешествию« Земля-Земля »и соревнования со сверхзвуковыми авиалайнерами» . НАСА космический полет . Проверено 29 января 2021 года .
Самая распространенная концепция суборбитальной транспортировки с Земли на Землю исходит от Илона Маска и SpaceX.
Первоначально разработанная для транспортировки больших грузов на Марс с целью колонизации, система запуска нового поколения Starship предлагает дополнительные возможности для перевозки большого количества грузов вокруг Земли.
- ^ «Становление многопланетных видов» (PDF) . 68-е ежегодное собрание Международного астронавтического конгресса в Аделаиде, Австралия: SpaceX. 29 сентября 2017. CS1 maint: location ( ссылка )
- ^ Дэвид HoerrMonday, 5 мая 2008 (5 мая 2008). «Суборбитальная транспортировка точка-точка: на бумаге звучит неплохо, но…» . Космическое обозрение . Проверено 5 ноября 2013 года .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ "Космический корабль покидает Солнечную систему" . Heavens-Above GmbH. Архивировано из оригинального 27 -го апреля 2007 года.
- ^ Burruss, Роберт Пейдж; Колвелл, Дж. (Сентябрь – октябрь 1987 г.). «Межгалактическое путешествие: долгое путешествие из дома». Футурист . 21 (5): 29–33.
- Перейти ↑ Fogg, Martyn (ноябрь 1988 г.). «Возможность межгалактической колонизации и ее значение для SETI» . Журнал Британского межпланетного общества . 41 (11): 491–496. Bibcode : 1988JBIS ... 41..491F .
- ^ Армстронг, Стюарт; Сандберг, Андерс (2013). «Вечность за шесть часов: межгалактическое распространение разумной жизни и обострение парадокса Ферми» (PDF) . Acta Astronautica . Институт будущего человечества, факультет философии Оксфордского университета. 89 : 1. Bibcode : 2013AcAau..89 .... 1A . DOI : 10.1016 / j.actaastro.2013.04.002 .
- ^ Apollo Экспедиция на Луну: Глава 10 . History.nasa.gov (1969-03-03). Проверено 5 октября 2011.
- ^ Разработка стартового самолета продолжается, пока суборбитальный корабль ожидает расследования смертельного взрыва в Калифорнии , получено 27 января 2012 года.
- ^ «SpaceX в Твиттере» . Twitter .
- ^ "SpaceX успешно [ sic ] запускает первую переработанную ракету - видео" . Хранитель . Рейтер. 31 марта 2017.
- ^ «SpaceX восстановила тяжелый носовой обтекатель Falcon, планы по его повторному запуску в этом году (фотографии)» .
- ^ "Беспилотная ракета взрывается после взлета" . CNN.
- ^ «Второй IAASS: Введение» . Конгрекс . Европейское космическое агентство. Архивировано из оригинального 24 июля 2012 года . Проверено 3 января 2009 года .
- ↑ Super Spaceships , НАСА , 16 сентября 2002 г., проверено 25 октября 2011 г.
- ^ "Легкое дыхание на космической станции" . НАСА. Архивировано из оригинала на 2008-09-21.
- ^ Космическая погода: перспективы исследования , Национальная академия наук , 1997
- ^ а б Харис Дуррани (19 июля 2019 г.). "Является ли космический полет колониализмом?" . Дата обращения 2 октября 2020 . Cite magazine requires
|magazine=(help) - ^ spacefaring - Определения из Dictionary.com
- ^ полеты в космос. Словарь английского языка американского наследия: четвертое издание. 2000 Архивировано 26 марта 2005 года в Wayback Machine.
- ^ космическая нация thefeedictionary.com
- ^ "Миссия и история | Национальное космическое общество" . 27 января 2017 . Проверено 20 марта 2021 .
- ^ Space Today Online - запуск космического спутника Ирана
- ^ "Запуск украинских РН" . Государственное космическое агентство Украины . Проверено 20 апреля 2014 года .
- ^ "Иран запускает на орбиту малый спутник наблюдения за Землей: отчет" . space.com . 2012-02-03 . Проверено 1 января 2014 .
- ^ "Северная Корея игнорирует предупреждения о запуске ракеты" . BBC. 12 декабря 2012 . Проверено 12 декабря 2012 года .
- ^ "Южная Корея успешно запускает космическую ракету" . xinhuanet.com . 2013-01-30. Архивировано из оригинала на 2013-02-04 . Проверено 10 февраля 2013 .
- ^ "Программа Vega" . www.esa.int . ЕКА . Проверено 10 февраля 2013 года .
- Перейти ↑ Peenemünde, Walter Dornberger, Moewig, Berlin 1984. ISBN 3-8118-4341-9 .
- ^ "T-Minus Engineering - T-Minus DART" . www.t-minus.nl . Проверено 19 сентября 2020 .
- ^ "Couriermail.com.au | Подпишитесь на курьерскую почту для получения эксклюзивных историй" . www.couriermail.com.au . Проверено 19 сентября 2020 .
- ^ "Австралия снова входит в космическую гонку" . Журнал "Космос" . 2020-09-14 . Проверено 19 сентября 2020 .
- ^ "Австралийское космическое агентство" . Twitter . Проверено 19 сентября 2020 .
- ^ "Южный старт" . forum.nasaspaceflight.com . Проверено 19 сентября 2020 .
- ^ «Предстоящие запуски» . Южный старт . Проверено 19 сентября 2020 .
- ^ «Удачный огонь» . Twitter . Проверено 19 сентября 2020 .
Дальнейшее чтение
- Эрик Грегерсон (2010): Путеводитель исследователя Вселенной - беспилотные космические миссии , Британника, образовательное издательство, ISBN 978-1-61530-052-5 (электронная книга)
Внешние ссылки
 |
 |
| Ресурсы библиотеки о космическом полете |
|
- Аэрокосмическая инженерия в Викиверситете
- Энциклопедия Astronautica
- Основы космических полетов
- Тедд Э. Хэнкинс; Х. Пол Шуч (1987-03-04). «Размышления - пилотируемые и беспилотные космические полеты» (PDF) . Проверено 15 апреля 2011 .
| vтеКосмический полет | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Общий |
| ||||||
| Приложения |
| ||||||
| Полет человека в космос |
| ||||||
| Космический корабль |
| ||||||
| Направления |
| ||||||
| Космический запуск |
| ||||||
| Наземный сегмент |
| ||||||
| |||||||
Категория
Портал
ВикиПроект| vтеСолнечная система | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Солнечная система → Локальное межзвездное облако → Локальный пузырь → Пояс Гулда → Рукав Ориона → Млечный Путь → Подгруппа Млечного Пути → Локальная группа → Локальный лист → Сверхскопление Девы → Сверхскопление Ланиакеи → Наблюдаемая вселенная → Вселенная | |||||||||||||||||||
Портал наук о Земле| vтеПолитика космического пространства | |||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||
| Космические гонки |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Китайская космическая программа |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Научная программа ЕКА |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Космическая программа ЕС |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Другие европейские инициативы и органы |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Космическая политика Индии |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Британская космическая программа |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Космическая политика США |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| СССР и Россия |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Другая политика |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| ООН |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Другие межправительственные или межучрежденческие органы |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Космическое право |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Коммерческое использование |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Милитаризация |
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Космическая пропаганда |
| ||||||||||||||||||||||||||||
НОРАД| vтеГосударственные космические агентства | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Africa |
| ||||||||||||
| Americas |
| ||||||||||||
| Asia |
| ||||||||||||
| Europe |
| ||||||||||||
| Oceania |
| ||||||||||||
| World |
| ||||||||||||
| Former |
| ||||||||||||
| |||||||||||||
ESA