Космический корабль - Spacecraft

«Орбитер» перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Орбитальный аппарат (значения).
«Орбитальный аппарат» перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Орбитальный аппарат (значения).

Более 100 Советский и российский экипаж Союз космический корабль (TMA показанная версия) летают с 1967 года и теперь поддерживают Международная космическая станция.
Первый запуск Колумбии на миссии
Соединенные штаты Космический шатл с 1981 по 2011 летал 135 раз, поддерживая Spacelab, Мир, то Космический телескоп Хаббла, и МКС. (Колумбияс первый запуск (показан белый внешний бак)

А космический корабль это транспортное средство или машина, предназначенная для летать в космосе. Тип искусственный спутник, космические аппараты используются для различных целей, в том числе коммуникации, Наблюдение Земли, метеорология, навигация, колонизация космоса, планетарные исследования, и транспорт из люди и груз. Все космические аппараты кроме одноступенчатый на орбиту автомобили не могут попасть в космос самостоятельно и требуют ракета-носитель (ракета-носитель).

На суборбитальный космический полет, а космический аппарат входит Космос а затем возвращается на поверхность, не набрав достаточно энергии или скорости, чтобы совершить полный орбита земли. За орбитальные космические полеты космические аппараты выходят на замкнутые орбиты вокруг земной шар или вокруг другого небесные тела. Космические аппараты, используемые для пилотируемых космических полетов, перевозят людей на борту в качестве экипажа или пассажиров с места старта или на орбите (космические станции ) только, тогда как те, которые используются для роботизированные космические миссии работать либо автономно или же телероботически. Роботизированный космический корабль используются для поддержки научных исследований. космические зонды. Космические роботы, которые остаются на орбите вокруг планетарного тела, являются искусственными. спутники. На сегодняшний день только несколько межзвездные зонды, Такие как Пионер 10 и 11, Вояджер 1 и 2, и Новые горизонты, находятся на траекториях, покидающих Солнечная система.

Орбитальный космический аппарат может быть восстанавливаемым или нет. Большинство нет. Извлекаемые космические аппараты можно подразделить по методу возвращение на Землю в не крылатые космические капсулы и крылатый космические самолеты. Извлекаемый космический корабль может быть многоразовый (можно запускать снова или несколько раз, как SpaceX Dragon и Орбитальные аппараты космических шаттлов ) или расходный (например, Союз ).

Человечество совершило космический полет, но только несколько стран имеют технологии для орбитальных запусков: Россия (ЮАР или «Роскосмос»), Соединенные Штаты (НАСА ), государства-члены Европейское космическое агентство (ЕКА), Япония (JAXA ), 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 (ЭТО ), Иран (ЭТО ), и Северная Корея (НАДА ). Кроме того, несколько частных компаний имеют разработаны или разрабатываются технологии для орбитальных запусков, независимо от государственных органов. Наиболее яркими примерами таких компаний являются: SpaceX и Blue Origin.

История

Смотрите также: История космических полетов
Первый искусственный спутник, Спутник 1, запущенный Советский союз

Немец V-2 стал первым космическим кораблем, достигнув высоты 189 км в июне 1944 г. в г. Пенемюнде, Германия.[9] Спутник 1 был первым искусственный спутник. Его запустили в эллиптический тренажер низкая околоземная орбита (LEO) Советский союз 4 октября 1957 года. Запуск ознаменовал собой новые политические, военные, технологические и научные разработки; Хотя запуск Спутника был единичным событием, он ознаменовал начало Космическая эра.[10][11] Спутник 1 не только считался технологическим новинкой, но и помог выявить верхнюю атмосферный слой плотности, измеряя изменения орбиты спутника. Он также предоставил данные о радио -распределение сигнала в ионосфера. Под давлением азот в ложном теле спутника дала первую возможность для метеороид обнаружение. Спутник-1 был запущен во время Международный геофизический год из Участок №1 / 5, на 5-м Тюратам диапазон, в Казахская ССР (сейчас на Космодром Байконур ). Спутник двигался со скоростью 29000 километров в час (18000 миль в час), совершая полный оборот за 96,2 минуты, и излучал радиосигналы в 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, требуемой международной организацией. Fédération Aéronautique Internationale считаться космическим полетом. Эта высота называется Карманская линия. В частности, в 1940-х гг. несколько тестовых запусков из Ракета Фау-2, некоторые из которых достигли высоты более 100 км.

Типы космических аппаратов

Пилотируемый космический корабль

Смотрите также: Список пилотируемых космических кораблей и Полет человека в космос
Командный модуль Аполлона-17 на лунной орбите

По состоянию на 2016 год только три страны управляли космическими кораблями: СССР / Россия, США и Китай. Первый пилотируемый космический корабль был Восток 1, который нес советский космонавт Юрий Гагарин в космос в 1961 году и завершил полный оборот вокруг Земли. Было пять других миссий с экипажем, в которых использовался Космический корабль Восток.[12] Назван второй пилотируемый космический корабль Свобода 7, и он выполнил суборбитальный космический полет в 1961 году на борту американского астронавта Алан Шепард на высоту чуть более 187 километров (116 миль). Еще пять миссий с экипажем использовали Космический корабль Меркурий.

Другие советские космические корабли с экипажем включают Восход, Союз, летал без экипажа как Зонд / L1, L3, ТКС, а Салют и Мир экипаж космические станции. Другие американские космические корабли с экипажем включают Космический корабль Gemini, то Космический корабль Аполлон в том числе Лунный модуль Аполлона, то Скайлаб космическая станция Космический шатл с неотделенными европейскими Spacelab и частные США Spacehab космические станции-модули, а SpaceX Dragon 2. Китай развивался, но не летал Шугуан, и в настоящее время использует Шэньчжоу (его первый полет с экипажем был в 2003 году).

За исключением космического челнока, все восстанавливаемые орбитальные космические корабли с экипажем были космические капсулы.

  • Космические капсулы с экипажем
  • Рисунки Меркурия, капсул Gemini и космического корабля Apollo с их ракетами-носителями

    Американские космические аппараты Меркурий, Близнецы и Аполлон

  • Штриховой рисунок капсул Восход

    Советский Восход (вариант Восток)

  • Чертеж Союз 7К-ОК (А)

    1967 Советско-российский космический корабль Союз

  • Рисунок космического корабля Шэньчжоу

    Китайский Шэньчжоу

  • Штриховой рисунок капсулы Восток

В Международная космическая станция экипажем с ноября 2000 г., является совместным предприятием России, США, Канады и ряда других стран.

Космические самолеты

Основная статья: Космоплан
Колумбия посадка на орбитальный аппарат

Некоторые многоразовые аппараты были разработаны только для пилотируемых космических полетов, и их часто называют космическими самолетами. Первым примером такого рода был Североамериканский X-15 космоплан, совершивший в 60-е годы 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 орбитальный космический корабль частично многоразового использования, крылатая некапсула, Космический шатл, запущен США к 20-летию Юрий Гагарин 12 апреля 1981 года. В эпоху "Шаттла" было построено шесть орбитальных аппаратов, все из которых летали в атмосфере, а пять - в космос. Предприятие использовался только для захода и посадки, запуск с задней части Боинг 747 SCA и скольжение к мертвой посадке на Эдвардс AFB, Калифорния. Первый космический челнок, полетевший в космос, был Колумбия, с последующим Претендент, Открытие, Атлантида, и Стараться. Стараться был построен, чтобы заменить Претендент Когда это было потерял в январе 1986 г. Колумбия расстались при входе в атмосферу в феврале 2003 г.

Первый автоматический частично многоразовый космический корабль был Буран-классный шаттл Спущен на воду СССР 15 ноября 1988 г., хотя совершил всего один полет и без экипажа. Этот космоплан был разработан для экипажа и сильно напоминал американский космический шаттл, хотя его разгонные ускорители использовали жидкое топливо, а его главные двигатели были расположены в основании того, что должно было стать внешним баком американского шаттла. Отсутствие финансирования, осложненное распад СССР, предотвратил дальнейшие полеты Бурана. Впоследствии космический шаттл был модифицирован, чтобы в случае необходимости он мог самостоятельно возвращаться в атмосферу.

По Видение освоения космоса, Space Shuttle был выведен из эксплуатации в 2011 году в основном из-за его преклонного возраста и высокой стоимости программы, превышающей миллиард долларов за полет. Роль транспортного средства Шаттла должна быть заменена на SpaceX с SpaceX Dragon 2 и Боинг с CST-100 Starliner. Первый полет Dragon 2 с экипажем состоялся 30 мая 2020 года.[13] Роль шаттла по транспортировке тяжелых грузов должна быть заменена одноразовыми ракетами, такими как Система космического запуска и ULA с Вулкан ракета, а также коммерческие ракеты-носители.

Масштабированные композиты ' SpaceShipOne был многоразовым суборбитальным космоплан который перевозил пилотов Майк Мелвилл и Брайан Бинни на последовательных рейсах в 2004 г., чтобы выиграть Приз Ансари X. Компания космических кораблей построит своего преемника SpaceShipTwo. Флот SpaceShipTwos, которым управляет Virgin Galactic планировалось начать многоразовый частный космический полет перевозил платных пассажиров в 2014 году, но был задержан после крах VSS Предприятие.

Беспилотный космический корабль

Смотрите также: Список беспилотных КА по программам, Хронология космического полета, Хронология искусственных спутников и космических зондов, Список зондов Солнечной системы, Космический зонд, Роботизированный космический корабль, Грузовой космический корабль, и спутник
Космический телескоп Хаббла
Автоматизированный трансферный автомобиль (ATV) Жюля Верна приближается к Международная космическая станция в понедельник, 31 марта 2008 г.
Маринер 10 диаграмма траектории мимо планеты Венера

Полу-экипаж - экипаж космических станций или часть космических станций

Спутники на околоземной орбите

Лунные зонды

Планетарные зонды

Представление художника о Космический корабль Феникс как он приземляется на Марс
Представление художника о Кассини – Гюйгенс как он входит Сатурн орбита
Смотрите также: Список внеземных орбитальных аппаратов и Список орбитальных аппаратов Марса

Другое - глубокий космос

Основная статья: Космический зонд

Самый быстрый космический корабль

  • Паркер Солнечный зонд (по оценкам, 343000 км / ч или 213000 миль / ч при первом прохождении Солнца, достигнет 700000 км / ч или 430000 миль / ч в последнем перигелии)[15]
  • Гелиос I и II Солнечные зонды (252 792 км / ч или 157 078 миль / ч)

Самый дальний космический корабль от Солнца

  • Вояджер 1 на 148.09 Австралия по состоянию на январь 2020 года скорость движения наружу составляет около 3,58 AU / год (61 100 км / ч; 38 000 миль / ч)[16]
  • Пионер 10 в 122,48 Австралия по состоянию на декабрь 2018 года скорость движения наружу составляет около 2,52 AU / год (43000 км / ч; 26700 миль / ч)[16]
  • Вояджер 2 в 122,82 Австралия по состоянию на январь 2020 года скорость движения наружу составляет около 3,24 AU / год (55 300 км / ч; 34 400 миль / ч)[16]
  • Пионер 11 при 101,17 Австралия по состоянию на декабрь 2018 года скорость движения наружу составляет около 2,37 AU / год (40400 км / ч; 25100 миль / ч)[16]

Нефинансированные и отмененные программы

Первый испытательный полет Delta Clipper-Experimental Advanced (DC-XA ), прототип системы запуска

Пилотируемый космический корабль

Многоступенчатые космопланы

ССТО космический корабль

Космический корабль в стадии разработки

Космический корабль НАСА Orion для миссии Artemis 1 замечен в Плам-Брук 1 декабря 2019 г.

С экипажем

Без винта

Подсистемы

Система космического корабля состоит из различных подсистем в зависимости от профиля полета. Подсистемы космического корабля составляют "автобус "и может включать определение положения и управление (по-разному называемые ADAC, ADC или ACS), наведение, навигацию и управление (GNC или GN&C), связь (comms), управление и обработку данных (CDH или C&DH), мощность (EPS), терморегулирование (TCS), силовая установка и конструкции. К автобусу обычно прикреплены полезные нагрузки.

Жизненная поддержка
Космический корабль, предназначенный для полета человека в космос, должен также включать система жизнеобеспечения для экипажа.
Система контроля реакции двигатели на передней части США Космический шатл
Контроль отношения
Космическому кораблю нужен контроль отношения подсистема правильно ориентироваться в пространстве и реагировать на внешние крутящие моменты и заставляет правильно. Подсистема ориентации состоит из датчики и приводы, вместе с алгоритмами 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 космического корабля. орбитальные элементы или положение. 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 эти данные для хранения в регистратор данных или передача на землю через подсистему связи. Другие функции CDH включают поддержание часов космического корабля и мониторинг состояния.
Дальнейшая информация: Бортовая обработка данных
Связь
Космические аппараты, оба робот и экипаж, использовать различные системы связи для связи с наземными станциями, а также для связи между космическими кораблями в космосе. Используемые технологии включают РФ и оптический коммуникация. Кроме того, некоторые полезные нагрузки космических аппаратов явно предназначены для работы на земле. коммуникация с помощью приемник / ретранслятор электронные технологии.
Мощность
Космическому кораблю необходима подсистема выработки и распределения электроэнергии для питания различных подсистем космического корабля. Для космических аппаратов вблизи солнце, солнечные панели часто используются для выработки электроэнергии. Космический аппарат, предназначенный для работы в более удаленных местах, например Юпитер может использовать радиоизотопный термоэлектрический генератор (RTG) для выработки электроэнергии. Электрическая энергия 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 обеспечения электроэнергии в периоды, когда первичная энергия недоступна, например, когда космический корабль на низкой околоземной орбите затмил Землей.
Температурный контроль
Космический корабль должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать транзит через Атмосфера Земли и космическая среда. Они должны работать в вакуум с температурами потенциально в пределах сотен градусов Цельсия а также (если подлежит повторному входу) в присутствии плазмы. Требования к материалам таковы, что материалы с высокой температурой плавления или с низкой плотностью, такие как бериллий и армированный углерод-углерод или (возможно, из-за требований к меньшей толщине, несмотря на высокую плотность) вольфрам или же абляционный используются углерод-углеродные композиты. В зависимости от профиля миссии космическому аппарату может также потребоваться работа на поверхности другого планетарного тела. В подсистема терморегулирования может быть пассивным в зависимости от выбора материалов с определенными радиационными свойствами. В активном терморегулировании используются электрические нагреватели и некоторые приводы например, жалюзи для регулирования температурных диапазонов оборудования в определенных диапазонах.
Движение космического корабля
Космический корабль может иметь или не иметь движение подсистемы, в зависимости от того, требует ли профиль полета двигательная установка. В Быстрый космический аппарат является примером космического корабля, не имеющего двигательной подсистемы. Тем не менее, как правило, космические аппараты на низкоорбитальной околоземной орбите включают в себя двигательную подсистему для регулировки высоты (маневры подъема сопротивления) и склонность регулировочные маневры. Двигательная установка также необходима для космических аппаратов, выполняющих маневры управления импульсом. Компоненты традиционной двигательной подсистемы включают топливо, резервуары, клапаны, трубы и двигатели. Система терморегулирования взаимодействует с двигательной подсистемой, отслеживая температуру этих компонентов и нагревая резервуары и двигатели при подготовке 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 атмосфера другого планетарного тела и приземлиться 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 научные инструменты (камеры, телескопы, или же детекторы частиц, например), груз или человеческий экипаж.
Наземный сегмент
Основная статья: Наземный сегмент
В наземный сегмент хотя технически и не является частью космического корабля, он жизненно важен для работы космического корабля. 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 и приема сигналов от космического корабля, а также сети передачи голоса и данных для соединения всех элементов миссии.[18]
Ракета-носитель
В ракета-носитель продвигает космический корабль с поверхности Земли через атмосфера, и в орбита, точная орбита зависит от конфигурации миссии. Ракета-носитель может быть расходный материал или же многоразовый.

Смотрите также

Рекомендации

Примечания

  1. ^ По состоянию на 2020 год он летает как беспилотный космический корабль.

Цитаты

  1. ^ Адамс, Сэм (29 августа 2016 г.). «Тайваньский флот стреляет ЯДЕРНОЙ РАКЕТой по рыбаку во время ужасающей аварии».
  2. ^ «При скорости 10 Махов тайваньские« антикитайские »ракеты Hsiung Feng-III могут быть быстрее, чем BrahMos». defencenews.in. Архивировано из оригинал на 2017-08-07. Получено 2019-01-08.
  3. ^ Вилласанта, Артур Доминик (21 октября 2016 г.). "Тайвань расширяет радиус действия своих ракет" Сюн Фэн III "до Китая".
  4. ^ Элиас, Джибу (10 апреля 2018 г.). «TSMC собирается победить Intel и стать самым передовым производителем микросхем в мире». PCMag Индия.
  5. ^ «TSMC собирается стать самым передовым производителем микросхем в мире». Экономист. 5 апреля 2018.
  6. ^ Новости, Тайвань. «Тайваньский модернизированный« Облачный пик »ми ... - Тайваньские новости».
  7. ^ "Тайвань модернизирует ракеты средней дальности" Cloud Peak "для запуска микроспутников". www.defenseworld.net.
  8. ^ Шелдон, Джон. "Новая баллистическая ракета Тайваня, способная запускать микроспутники - SpaceWatch.Global". Spacewatch.global.
  9. ^ Пенемюнде (Документация) Берлин: Моэвиг, 1984.ISBN  3-8118-4341-9.
  10. ^ Дугалл, Уолтер А. (зима 2010 г.) «Стрельба по утке»,[постоянная мертвая ссылка ] Американское наследие
  11. ^ Свенсон, Л. мл .; Grimwood, J.M .; Александр, К.С. Этот новый океан, история проекта "Меркурий". С. 66–62424. 4 октября 1957 года «Спутник-1» вышел на орбиту и принудительно открыл космическую эру.
  12. ^ "Восток". Энциклопедия Astronautica. Архивировано из оригинал на 29.06.2011.
  13. ^ @SpaceX (30 мая 2020 г.). "Взлет!" (Твитнуть). Получено 31 мая 2020 - через Twitter.
  14. ^ Баалке, Рон. «Вега 1 и 2». Лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института. Получено 3 декабря, 2019.
  15. ^ Бартельс, Меган; 6 ноября, старший писатель Space com |; ET, 2018 07:00. «Солнечный зонд НАСА Parker только что совершил свой первый близкий проход мимо Солнца!». Space.com. Получено 2018-12-16.
  16. ^ а б c d «Космический корабль покидает Солнечную систему». www.heavens-above.com. Получено 2018-12-16.
  17. ^ "Среда, 3 августа 2011 г. Программа Индии" Спейс шаттл [многоразовая ракета-носитель (RLV)] ". AA Me, IN. 2011. Архивировано с оригинал 22 октября 2014 г.. Получено 2014-10-22.
  18. ^ «Наземный сегмент Rosetta». ESA.int. 2004-02-17. В архиве из оригинала от 11.03.2008. Получено 2008-02-11.

Библиография

внешняя ссылка