The kosmoselaev Need on sõidukid, mis on spetsiaalselt loodud töötama väljaspool Maa atmosfääri tohutus kosmoses. Need seadmed on olnud kosmoseteaduse edenemise ja kosmose uurimise jaoks üliolulised, võimaldades inimestel ja robotsüsteemidel külastada, uurida ja mõnikord koloniseerida teisi taevakehi.
Kosmoselaevade idee ajalugu
Kosmosereiside ideed on kultiveeritud iidsetest tsivilisatsioonidest saadik, kuigi selle lähenemisviis on rohkem seotud fantaasia kui reaalse teadusega. Klassikalised autorid nagu Plutarch ja hiljem Kepler, nad mõtlesid juba reisile Kuule. Hüpe fantaasiast ulmesse toimus aga autori romaaniga Jules Verne Maast kuuni, avaldati 1865. Selles pakuti välja reisi Kuule, kasutades selleks hiiglaslikku kahurit, mis käivitaks mehitatud laeva. See kontseptsioon, kuigi põhines väljamõeldud elementidel, oli üks esimesi, mis käsitles mõningaid tegelikke kosmoseprobleeme, nagu hapnikupuudus ja kiirenduse füüsika.
Aastaid hiljem ilmusid sellised autorid nagu HG Wells Nad jätkasid kosmosereisi idee uurimist sellistes töödes nagu Maailmade sõda (1898). Kuid see oli XNUMX. sajandi alguses, kui teaduse areng hakkas ilukirjandust tegelikkusele lähemale tooma. Teerajaja vene füüsik Konstantin Tsiolkovski astus oma tööga esimese suure sammu kosmoselaevade suunas Kosmilise ruumi uurimine reaktiivmootorite abil, avaldatud 1903is.
Kosmoselaevade areng
Kaasaegsed kosmoseaparaadid, nii mehitatud kui ka mehitamata, on saanud võimalikuks tänu kosmosesõidukile reaktiivmootor. Kogu 20. sajandi jooksul kavandati erinevaid prototüüpe ja katsemissioone, mis võimaldasid rakettide ja mootorite kasutamist praegusele tasemele viia.
Mida peetakse kosmoselaevaks?
Kosmoselaevad võib jagada kahte suurde rühma: mehitatud ja mehitamata ehk robotitega. Viimaste hulka kuuluvad satelliidid ja kosmosesondid, mis on olnud süvakosmoseuuringute ja universumi kujutiste saamise põhialused. Mis puutub mehitatud kosmoselaevadesse, siis kosmosemoodulid ja -jaamad, nagu kuulus rahvusvaheline kosmosejaam, on näited, mis näitavad inimtehnoloogia kiiret arengut kosmoses eluks.
Tänapäeval koosnevad kõik kosmoseaparaadid peamiselt kahest osast:
- Rakett: Selle peamine eesmärk on lahkuda Maa atmosfäärist, transportides laev soovitud orbiidile. Need koosnevad selle funktsiooni täitmiseks mootoritest ja spetsiaalsetest kütusepaakidest.
- Laev ise: Ta vastutab kosmosemissiooni enda eest. See võib olla inimeste või robotite transportimiseks mõeldud laev või kosmosejaamade või satelliitide kujul.
Planeetidevaheliste seadmete, näiteks sondide puhul on konstruktsioonis sageli ette nähtud alternatiivsed tõukejõusüsteemid, mis lähevad kaugemale traditsioonilistest keemilistest rakettidest. Alternatiivse tõukejõu märkimisväärne näide on selle kasutamine ioonmootorid, mille energiatarve on tavaliste keemiamootoritega võrreldes äärmiselt madal.
Mehitatud kosmoselaev
Mõiste "mehitatud kosmoselaev" viitab neile laevadele, mis on mõeldud inimeste kosmosesse toimetamiseks. Need seadmed on olulised oluliste teaduslike ja diplomaatiliste missioonide jaoks, nagu näiteks inimese saabumine Kuule Apollo programm. Kosmosesüstikud on kuulus mehitatud veesõidukite tüüp ning tänu nende võimele naasta atmosfääri ja maanduda, tähistasid nad selget edasiminekut kosmoseuuringutes inimestega pardal.
- Merkuur ja Kaksikud: Kosmosevõistluse esimesed peategelased, kes panid aluse järgmistele missioonidele.
- Apollo: Programm, mis viis lõpuks inimesed Kuule. Eelkõige, Apollo 11 See on 1969. aastal Kuule maandumise tulemusena kõige kuulsam missioon.
- Rahvusvaheline kosmosejaam (ISS): Erinevate kosmoseagentuuride ühine saavutus on olnud pikka aega astronautide koduks, võimaldades nii teadusuuringuid kui ka rahvusvahelist koostööd.
Mehitamata kosmoselaev
Mehitamata kosmoselaevad hõlmavad laias valikus sõidukeid, mis täidavad missioone madalast Maa orbiidist süvakosmoseni. The satelliite Need on võib-olla kõige levinum mehitamata kosmoselaeva näide, kuna nad täidavad side, Maa vaatluse ja meteoroloogilise uuringu funktsioone. Märkimisväärne näide on satelliidid Sputnik 1 y Sputnik 2, mis juhatas 1950. aastatel sisse moodsa kosmoseajastu.
Teisest küljest kosmosesondid Need on võimaldanud inimkonnal uurida planeete ja kuud, kuhu me astronautidega otse ei pääsenud, nagu Marss, Saturn ja nende kuud. Missioon Cassini-Huygens, mis on mõeldud Saturnile ja selle kuule Titanile, on olnud üks edukamaid robotiteaduse ajaloos.
Muud mehitamata kosmoselaevade näited on järgmised:
- Kepler: Spetsiaalselt päikeseväliste planeetide otsimiseks loodud satelliit.
- Teerajaja: Laev, mis on loodud esimesena päikesesüsteemist lahkuma.
- Reisima: Missioon, mis on uurinud Päikesesüsteemi kaugemaid piirkondi ja jätkab andmete saatmist tähtedevahelisest ruumist.
Kosmoselaevade tõukejõu tüübid
Kosmoselaevades kasutatakse mitut tüüpi tõukejõude, olenevalt missioonist ja olemasolevast tehnoloogiast. Enamik praeguseid kosmosesõidukeid tugineb endiselt keemilisele tõukejõule, kuid töötatakse välja ka muid meetodeid, mis lubavad kosmosereise muuta:
- Keemiline tõukejõud: See tehnika, mis töötati välja peamiselt 20. sajandil, on endiselt kõige laialdasemalt kasutatav, eriti esmastes Maast startides.
- Iooniline tõukejõud: Ioonmootorid on osutunud tõhusaks pikaajaliste süvakosmose missioonide jaoks. Vaatamata väiksemale esialgsele tõukejõule on need äärmiselt tõhusad.
- Päikesepurjed: Nad kasutavad kiirenduseks energiaallikana päikesekiirgust. Need purjed püüavad kinni Päikesest pärit kerged osakesed ja muudavad need tõukejõuks, muutes need valikuliseks pikkadeks reisideks, kui suurt algkiirust pole vaja.
Materjalid, millest kosmoselaevu valmistatakse
Kosmoselaevad peavad vastu pidama ekstreemsetele ruumitingimustele ja seetõttu peavad need olema ehitatud vastupidavatest ja kergetest materjalidest. Aastate jooksul on kasutatud peamiselt alumiiniumisulameid. titaan y alumiinium, mis annavad vajaliku tugevuse ilma liigset kaalu lisamata. Viimaste arengute käigus asendatakse paljud kosmoseaparaadi komponendid süsinikkiud, mis on traditsioonilistest metallidest veelgi kergem ja tugevam.
Lisaks on kuumakaitsekilbid, mis on olulised kosmoselaevade kaitsmiseks intensiivse kuumuse eest atmosfääri taassisenemisel, valmistatud keraamiliste ja metallmaterjalide kombinatsioonist, mis taluvad äärmuslikke temperatuure. Ikooniline näide on sondil kasutatav eesmine termokaitse Huygens ESA-lt, mis võimaldas edukalt maanduda Titanile.
Kosmoselaeva konstruktsiooni projekteerimisel tuleb arvesse võtta ka vastupidavust kosmilisele kiirgusele ja mikrometeoriidi mõjudele, seetõttu kasutatakse sageli mitut kaitsekihti ja lööke neeldumistehnoloogiaid.
Kosmose sidevõrk
Kosmosemissioonide põhiosa on side laeva ja Maa vahel. Selleks on Süvakosmose võrk (Deep Space Network ehk DSN), suurte antennide võrk, mis on jaotatud sellistes strateegilistes kohtades nagu Canberra (Austraalia), Madrid (Hispaania) ja Goldstone (California). Selline paigutus võimaldab pidevat ühendust kosmoselaevadega, olenemata Maa pöörlemisest. DSN mitte ainult ei võta laevadelt vastu andmeid ja pilte, vaid edastab neile ka juhiseid.
Kosmoselaevade tulevik
Tänu nanotehnoloogia edusammudele, täiustatud tõukejõule ja ülikergetele materjalidele tõotab kosmoselaevade tulevik olla veelgi põnevam. Kosmoseagentuuride peamiste eesmärkide hulka kuuluvad planeetidevahelised uuringud, mehitatud reisid Marsile ja missioonid kaugetele kuudele. Tehnoloogia antiaine ja kumerus mootor, kuigi see on endiselt teoreetiline, võib võimaldada meil mitte nii kauges tulevikus saavutada valguselähedast kiirust, avades uksed tõelisele tähtedevahelisele reisile.
Kosmoselaevad, nii päriselus kui ka ulmes, on olnud ja on ka edaspidi sümbolid inimese võimest ületada barjääre ja uurida tundmatut.