Astronautikk

Astronautikk er teorien og praksisen for navigering utenfor jordens atmosfære , det vil si i verdensrommet , med kunstige gjenstander, enten de er bemannet eller ikke. Den er basert på studiet av menneskelige baner , navigasjon , utforskning og overlevelse i verdensrommet . Den dekker design og konstruksjon av romfartøyer og bæreraketter som vil sette dem i bane , eller ta dem til andre planeter , naturlige satellitter , asteroider , kometer eller andre steder i kosmos .

Det er en bred og svært kompleks gren, på grunn av de vanskelige forholdene som enhetene som er designet må fungere under. Ulike vitenskapelige og teknologiske spesialiteter samarbeider innen astronautikk, som astronomi , matematikk , fysikk , rakett , robotikk , elektronikk , databehandling , bioteknikk , medisin eller materialvitenskap . Astronautikk, i kombinasjon med astronomi og astrofysikk , har oppstått og fremmet nye vitenskapelige disipliner som astrodynamikk , astrogeofysikk eller astrokjemi . [ 1 ]

Historikk

Den første omtalen av en flyging av astronauttypen er registrert i den greske myten om Icarus , hvis far Daedalus laget vinger av fjær holdt sammen av voks for at han skulle rømme fra Kreta. Ikaros hadde moden til å fly mot solen og betale med livet for sin ekstreme nysgjerrighet, da voksen som bandt vingene hans smeltet. Cyrano de Bergerac beskriver i sin Comic history of a trip to the Moon (1650) for første gang bruken av et system sammensatt av kruttraketter som er i stand til å løfte et skip i retning av månen. Astronautikk fikk ny fart med Jules Vernes verk Fra jorden til månen (1866) der forfatteren beskriver, med liten vitenskapelig strenghet, en tur til månen ved hjelp av et ballistisk system. Vernes arbeid stimulerte interessen for astronautikk og ga opphav til den produktive litterære sjangeren science fiction , som finner en uuttømmelig inspirasjonskilde i astronautiske reiser.

På slutten av 1800  -tallet fokuserte en serie ingeniører og forskere i forskjellige deler av verden sin innsats på å designe fremdriftsenheter, og etablere den teoretiske og praktiske basen for dagens astronautikk. Blant dem skiller den peruanske ingeniøren Pedro Paulet (1874-1945), den russiske vitenskapsmannen Konstantin Tsiolkovski (1857-1935), den amerikanske ingeniøren Robert Goddard (1882-1945) og den rumenske fysikeren Hermann Oberth (1894-1989) seg ut.

I år 1927 ble Astronautical Society grunnlagt i den polske byen Wroclaw , som ble besøkt av blant andre Hermann Oberth og Werner von Braun . Et betydelig sprang i utviklingen av astronautikk var produksjonen og bruken til militære formål, av nazistene, av V2 -rakettene , som ville være den teknologiske modellen som russerne og amerikanerne ville bruke til sitt eget romfartøy i det følgende tiåret. etter andre verdenskrig . [ 2 ] I løpet av 1950-årene konkurrerte USA og Sovjetunionen om å sette den første kunstige satellitten i bane . Den 4. oktober 1957 lanserte sovjeterne Sputnik 1 , og markerte begynnelsen på praktisk astronautikk. [ 3 ] Romkappløpet som ble utløst mellom de to supermaktene tok til orde for andre relevante milepæler som menneskets ankomst i verdensrommet , oppnådd av den sovjetiske kosmonauten Yuri Gagarin i 1961, eller menneskets ankomst på månen , oppnådd av amerikanske astronautene fra Apollo 11-oppdraget Neil Armstrong og Buzz Aldrin , i 1969. [ 4 ]

Kronologi

Første utgivelser, etter land
Land Dato Milepæl
 Tyskland 20. juni 1944 V2 - rakett , som gjør den første suborbitale flyturen i historien.
 Sovjetunionen 4. oktober 1957 R-7 rakett , med oppskytingen av Sputnik 1 .
 USA 31. januar 1958 Jupiter C rakett , med oppskytingen av Explorer 1 .
 Frankrike 26. november 1965 Diamant rakett , med oppskytingen av Asterix A1.
 Spania 19. juli 1969 INTA-255 rakett , i en suborbital flytur.
 Japan 11. februar 1970 L-4S rakett , med oppskytingen av Ohsumi .
 Kina 24. april 1970 Long March Rocket 1 , med lanseringen av DFH 1 .
 Storbritannia 28. oktober 1971 Black Arrow rakett , med lanseringen av Prospero X-3 .
 India 18. juli 1980 SLV - rakett , med oppskytingen av Rohini RS-1.
 Brasil 2. april 1993 VS-40 rakett , i en suborbital flytur.
 Ukraina 21. april 1999 Dnepr-1 rakett , med oppskyting av UoSAT-12 .
 Argentina 6. juni 2007 Tronador I- rakett , på en demonstrasjonsflukt i suborbital.

Romfartøydesign

All utforming av en rominnretning må ta hensyn til mediet den beveger seg i, enten det er atmosfæren eller vakuumet i det ytre rom ; formålet det er designet for, enten det er transport av last eller mennesker, vitenskapelig forskning, kommunikasjon, militær; fremdriftssystemet utviklet sammen med drivmidlene som brukes; og gravitasjonskreftene som styrer banebaner.

Klassifisering av romfartøyer

Når det gjelder det andre aspektet (nytte), blir romfartøy vanligvis klassifisert som kunstige satellitter , når de går i bane rundt jorden basert på et bestemt verktøy, for eksempel den russiske satellitten Sputnik I , det første baneobjektet plassert av mennesket i verdensrommet, i romskip , når de er bemannet av minst én person og har sitt eget drivmiddel som lar dem manøvrere i verdensrommet og/eller i atmosfæren, for eksempel skyttelbåter , eller som var modulene til det nordamerikanske Apollo -programmet , romsonder , når skipene er beregnet på forskning i retning av dypt rom, enten det er etterspurt av solsystemets himmellegemer eller utenfor det, slik som NASAs Viking - programsonder , beregnet på å utforske Mars , og romstasjoner , orbitalkomplekser rundt jorden som kan huse et større antall beboere og med overlevelsesmidler som tillater dem lange opphold , slik som den sovjetiske stasjonen Salyut 1 . [ 5 ]

Håndverksmateriell

Designet må tenke på en struktur som er i stand til å motstå akselerasjoner , virkningen av mikrometeoritter og virkningen av solvinder , krefter som er i stand til å destabilisere alle skipets systemer, inkludert å forårsake delvis deaktivering eller total ødeleggelse. Denne strukturen består av visse materialer utstyrt med egenskaper som gjør at den kan møte påkjenningene med start, navigasjon og re-entry. Ved hjelp av avanserte dataprogrammer simulerer designere ofte forholdene og påkjenningene som materialene og elementene som skal utgjøre de ulike romenhetene må tåle.

Materialene oppfyller høye standarder for motstand mot støt fra mikrometeoritter , med høy varmebestandig kapasitet , i stand til å motstå de enorme trykket og vibrasjonene som er involvert i å ta av, akselerere eller bremse, absorbere dødelig romstråling så mye som mulig , men samtidig tid i stand til å fange lysenergi gjennom bruk i solcellepaneler . Materialene må imidlertid overholde begrensningene ved bruk av tradisjonelt kjemisk brensel, som krever skip med lavest mulig masse: jo lavere masse skipet er, jo lavere er drivstoffkostnaden og større muligheter for lange turer. med retur inkludert (ved romskip); jo større masse , jo større utgifter og mindre muligheter for å gjøre det ovennevnte. For eksempel hindrer den store massen til NASA -skyttelene dem fra å utføre flyvninger utenom orbital (f.eks . måneutforskning ) siden deres drivstoffreserver er begrenset. Derfor er det ideelle at materialene som brukes søker maksimal motstand, strukturell soliditet og funksjonalitet, men med så mye massebesparelse som mulig. Utformingen av skipene som må jobbe i svært fiendtlige miljøer, med ekstreme forhold med varme, kulde eller trykk, må ha en teknologi som gjør at de tåler dem. For eksempel, de sovjetiske romsondene ved navn Venera , som utforsket Venus fra 1961, tenkte i sin design på materialer som var i stand til å motstå temperaturer som ville smelte bly , og kunne operere i noen timer på den venusiske overflaten.

Romfartøyets morfologi

Romfartøyer krysser det atmosfæriske mediet både ved oppskyting og reentry , forutsatt at den aktuelle stjernen er utstyrt med en atmosfære. For å oppnå dette må de anta en form som er gunstig for aerodynamikken til begge hendelsene. Stabilisatorer , kontrolloverflater , varmeskjold og fallskjermbremsesystemer brukes for orientering i et gassformig medium og for å bevare integriteten til romfartøyet ved høye hastigheter .

Hvis skipene bare må bevege seg i det ytre rom , trenger ikke formen deres å ta i bruk aerodynamiske elementer, fordi i fravær av luft er disse elementene ubrukelige. For å omorientere og omdirigere enhetene, brukes reaksjonskontrollsystemer , vakuumoptimaliserte rakettmotorer og gravitasjonsassistansemanøvrer ved å bruke selve stjernene . Romstasjoner er et godt eksempel på mangfoldet av former i romenheter, siden de helt slipper aerodynamiske elementer, siden deres funksjon ikke er å navigere i atmosfæren, men utelukkende i verdensrommet.

På den annen side vil verktøyet som er tildelt et romfartøy bestemme morfologien, massen og størrelsen. For eksempel er variasjonen i formene, massene og størrelsene til satellitter enorm, alt fra absolutt sfæriske former (som den nordamerikanske Explorer IX -satellitten , skutt opp i februar 1961 og veier bare 6 kg) til sylindriske former , koniske , stjerne-, etc. Mer betinget kan være morfologien til de forskjellige typene sonder , romfartøyer og romstasjoner , der visse karakteristiske strukturer dominerer: solcellepaneler, antenner , raketter, drivstofftanker , lasterom og vinger (som er tilfellet med skyttelbusser ) . , service moduler (som tilfellet er med romfartøyer for måneutforskning), modulære konstruksjonsseksjoner (som tilfellet er med nåværende romstasjoner), etc.

Når det gjelder fremdriftssystemene og tyngdekraften som skal overvinnes , må skipet som er bestemt til å operere fra en direkte start fra jordoverflaten være utformet for å motstå de sterke spenningene som operasjonen av rakettene betyr i en viss tidsperiode. Likeledes må den ha tilstrekkelig volum drivstofflagring, avhengig av oppdraget den påtar seg. Et bemannet skip beregnet på utforskning av et himmellegeme har generelt større lagringsstrukturer enn et ubemannet, siden det planlegger å returnere til jorden på kortest tid, mens de ubemannede har lengre tidsmarginer, har de en tendens til å utnytte gravitasjonsimpulser effektivt og er for det meste til engangsbruk. Utformingen må ta hensyn til typen drivstoff eller drivstoff ; Til nå er drivstoffet som er brukt av den kjemiske typen, og opptar et visst volum .

Mengden og kvaliteten på det innledende drivstoffet, samt fremdriftssystemet, vil avhenge av skipets totale masse. Jo større masse som skal løftes, desto større er kostnadene for drivstoff som skal brukes, så utformingen av skipet må ta hensyn til volummålinger og passende produksjonsmaterialer, for å støtte en struktur som er i stand til å motstå den nødvendige kraften som vil ta det til rommet, eller vil få henne til å navigere i det.

Operativsystemer

Hvert romfartøy, uavhengig av nytte, er strukturert på grunnlag av følgende grunnleggende operativsystemer: fremdrift , navigasjon, strømforsyning (lagring, akkumulering og distribusjon av elektrisk energi ) og kommunikasjon. Fremdrift oppnås vanligvis ved bruk av rakettsystemer; navigering gjennom bruk av sofistikerte beregnings-, gyroskop- , retnings- og alarmsystemer; styring av elektrisitet gjennom batterier, solcellepaneler , transformatorer, etc; kommunikasjon, gjennom et radiosystem og spesielt orienterte antenner.

Spesiell forsiktighet tas i utformingen av de bemannede skipene; bortsett fra alle de nevnte systemene, har bemannede skip , og spesielt de som er beregnet for gjeninnsejling, en annen serie tilleggssystemer: internt temperatur- og fuktighetskontrollsystem, trykk og tilførsel av luft , mat og væsker , et indre volum minimum som tillater arbeidet og resten av astronautene , en av tilgang og utgang av skipet av passasjerene, et koplingssystem som lar astronautene få tilgang til et annet kjøretøy i verdensrommet, kort sagt, alle nødvendige systemer for menneskelig overlevelse. I tillegg har de et effektivt landingssystem, bestående av fallskjermer, eller aeronautiske vinger og landingsutstyr, eller spesialdesignet for å lande på andre himmellegemer.

Kommunikasjon

Romkommunikasjon tar sikte på å overføre informasjon til og fra jorden eller mellom skip som opererer i en bestemt sektor av verdensrommet. Behovet for kommunikasjon har gitt opphav til romtelemetri , som har som formål å spore skips bevegelser, samt å forutsi deres posisjoner i rommet og overføre data. En grunnleggende rolle i romkommunikasjon, både mellom skipene og jorden, så vel som mellom skipene selv, spilles utvilsomt av bruken av radiobølger , i deres forskjellige rekkevidder og frekvenser, og i mindre grad bruken av optisk og lysmedier. Radiokommunikasjon må for det første ta hensyn til avstanden mellom kilden som sender ut og mottar, som vil avgjøre tiden som går mellom sending og mottak av meldingene: lite i nærheten av jorden, og mye relativt sett vilkår. , for skip som befinner seg i det store rommet og som etablerer kontakt med planeten vår. Dette siste aspektet har stimulert, i utviklingen av leteoppdrag til fjerne verdener, bruken av datamaskin- og robotsystemer med stadig større grad av autonomi; På denne måten blir tregheten i kommunikasjonen delvis kompensert.

Se også: Romfartøy , Romrakett , Romsonde og kunstig satellitt .

Romfremdrift

De essensielle fremdriftsmidlene som romfartøyer har, spesielt i startstadiet, er bruken av rakettsystemet drevet av spesielle drivmidler ; de brukes også til sin baneevolusjon eller for dyp navigering. Når skipene først er i bane , kan de dra nytte av treghetsimpulsen - på samme måte som et prosjektil avfyrt av en sprettert - som gir dem sin egen bevegelse rundt jorden, for å drive seg mot det dype rommet, enten mot Månen, de andre planetene eller utenfor solsystemet .

I sin grunnleggende form reagerer rakettene for astronautikk på følgende design: en mer eller mindre sylindrisk form som har inne, som en generell regel, to beholdere der drivmidlene som skal reagere er funnet: drivstoffbeholderen (f.eks. flytende hydrogen) ) og oksidanten (f.eks. flytende oksygen ). Begge kommer i kontakt i tenningsøyeblikket i et nedre tenningskammer ; gassene som produseres i forbrenningen blir kastet ut til utsiden gjennom en dyse . Takket være prinsippet om handling og reaksjon forårsaker utstøtingen av gassen i én retning skipets bevegelse i motsatt retning. Farten til skipet, hvis bare skyvekraften fra rakettene tas i betraktning, vil avhenge av hastigheten på utstøtingen av gassene, og denne vil øke når de varmes opp og avta i tetthet.

De mest brukte drivstoffene er hydrazin , parafin , flytende hydrogen og flytende ammoniakk . De mest brukte oksidantene er flytende oksygen, nitrogenperoksid og hydrogenperoksid .

Gitt den nesten umulige å oppnå skyvekraft fra et enkelt rakettsystem, involverer utskytingsteknikker bruk av et sammensatt system, det vil si et kjøretøy i flere stadier eller seksjoner med eget drivstoff, som gradvis frigjøres etter hvert som det slites ut, Kjente kjøretøy bevege seg med mer eller mindre konstant hastighet. Raketten gjør det ved å akselerere kraftig når den starter marsj samtidig som massen avtar betydelig. Denne store akselerasjonen bidrar til å redusere tapet på grunn av gravitasjon betydelig. Denne designen gikk til ekstremer med de gigantiske og kraftige Saturn V (tre-trinns) rakettene som var i stand til å løfte 130 tonn i lav bane og skyte 45 tonn mot Månen ; Et nytt fremskritt ble bygd opp av romfergesystemet, strukturert på grunnlag av to sideraketter og en stor sentral beholder som mater skyttelmotoren.

Den typen drivstoff som brukes av romskip i dag, både for å ta av og for å navigere i rommet, består av kjemiske drivstoff , enten det er i flytende eller fast tilstand, selv om de har den ulempen at de bare brukes i korte perioder med akselerasjon. siden de går raskt ut når tenningen har skjedd. En lovende fremtid er bruken av ionefremdrift , som tillater lange perioder med akselerasjon over lengre avstander, til en relativt lav kostnad og med den teoretiske muligheten for å nå høye hastigheter.

Andre foreslåtte fremdriftssystemer er på stadiet av teoretisk forskning. Eksempler er: lys fremdrift (akselerasjon vil bli oppnådd ved å projisere lysstråler); fremdrift av solseil (akselerasjon ville oppnås ved å fange solvinden); kjernefysisk fremdrift (akselerasjon ville oppnås ved en serie kontrollerte kjernefysiske eksplosjoner). Sistnevnte har blitt forbudt av internasjonale traktater, og setter en stopper for gamle prosjekter, som Orion , som består av et interstellart romfartøy som teoretisk sett kan nå nesten lyshastigheter. Alle disse prosjektene har den praktiske vanskeligheten at akselerasjonene som oppnås er svært progressive, noe som innebærer vanskeligheter med å bruke dem i rom nær Jorden, og er heller designet for flyvninger i det dype rommet.

Inntil et fremdriftsprinsipp som er totalt fremmed for dagens vitenskap og teknologi blir oppdaget, vil konvensjonell rakettfremdrift, fra antennelse av kjemisk brensel, forbli det primære middelet for å oppnå rask akselerasjon av romfartøyer.

Se også: Rakettmotor , reaksjonskontrollsystem og drivmiddel .

Hastigheter og baner

Dette problemet er relatert til rømningshastighetene som romfartøy må nå når de tar av fra jorden eller fra et annet himmellegeme, minimumshastighetene de må oppnå for å opprettholde en sikker bane rundt jorden og andre kropper, minimumshastigheten de må oppnå for å nå disse eller forlate solsystemet. Emnet inkluderer beregning, utførelse og overvåking av banebevegelsene til skipene rundt himmellegemene, de forskjellige høydene som skal nås i realiseringen av banene, bestemmelse av de mest effektive banene når det gjelder drivstofforbruk og tid for disse. skip som har til hensikt å nå solsystemets verdener, både indre og ytre; På samme måte behandles beregningen av skipenes gjeninntrengningsbaner til jordens atmosfære.

Kosmiske hastigheter

Når det gjelder hastighetene som skipene må nå, er det en første oppfordring om satelisering (7,9 km/s), som er minimumshastigheten som gjør at de kan opprettholde en sirkulær bane uten å falle til jorden. Etter hvert som hastigheten øker, vil banene bli mer og mer elliptiske. Ved å nå 11,2 km/sek ( parabolsk hastighet ), bryter romfartøyet seg løs fra jordens gravitasjonskraft og går inn i solen på samme måte som en liten asteroide. Ved å nå 42 km/s ( hyperbolsk hastighet ) er romfartøyet i stand til å frigjøre seg fra solens trekk, og rømme fra solsystemet. [ 4 ]

Jo nærmere et romfartøy går i bane rundt jorden, jo raskere må det bevege seg for å opprettholde sin bane; ellers vil det falle inn i de øvre lagene av atmosfæren. Derfor vil banelevetiden til et romfartøy avhenge av hvor høyt de har nådd (f.eks. Explorer I -satellitten hadde en hastighet på 28 000 km/t for å nå en apogeum på 2 475 km fra overflaten). Varigheten av et skips bane vil avhenge av avstanden i høyden det har nådd.

Satellittbaner kan beskrives i enhver forstand i forhold til den terrestriske ekvator , selv om forhåndsbestemte baner som tillater sikker sporing av bakkestasjoner er foretrukket.

Når det gjelder banene og hastighetene som kreves for å utforske månen , må skipene nå balansepunktet mellom den terrestriske og månens attraksjon. Den etablerte hastigheten for å nå dette punktet er 10,9 km/s, noe som gjør at enhetene kan gå i bane rundt månen uten fare for å krasje på overflaten eller gå forbi. Fordi månen har en lavere gravitasjonskraft enn jorden, er rømningshastigheten 2,3 km/s. [ 6 ]

Elliptiske hastigheter og baner, som fører skip til å utforske resten av solsystemets himmellegemer, utgjør vanskeligere forhold for å beregne baner og hastigheter, siden en rekke faktorer må tas i betraktning: Jordens bevegelse, gravitasjonsattraksjon av solen og planetene , nærhet eller avstand fra kroppen som skal utforskes, hastigheten til nevnte kropper, drivstoffkapasitet og skyvekraft utviklet av skipet. Generelt sett er det lettere for forskere og kontrollører å utforske de indre verdenene i solsystemet enn de ytre verdenene; I det første tilfellet utnytter skipene gravitasjonskraften til solen, mens i det andre må de overvinne nevnte kraft, og andre kroppers kraft ved å bruke mer drivstoff, og utføre komplekse beregninger av baner som får dem til å nå målet sitt. . I sistnevnte tilfelle er banene som velges vanligvis de lengste, men de mest økonomiske når det gjelder drivstofforbruk. I utgangspunktet må skipene som er bestemt til de ytre verdener, skutt opp i østlig retning, utnytte treghetskraften som jordens rotasjonsbevegelse gir dem (ca. 1670 km/t), som de legger til sin egen impuls fra rakettene. .

Før du foretar reisen langs den valgte stien, må skipene plasseres i en såkalt " parkerings " jordbane .

Den beste tiden å starte reisen til de indre planetene (som tilfellet er med Venus ) er når de er i sammenheng , det vil si mellom Jorden og Solen. På den annen side, for å starte reisen til de ytre planetene ( slik som tilfellet er med Mars) må du vente på øyeblikket når disse er i opposisjon , det vil si på motsatt side av solen i forhold til jorden. [ 4 ]

Navigering

Under romnavigasjon må skip hele tiden kontrollere ruten sin gjennom veiledning av kraftige datamaskiner , både om bord og på jorden. De ekstraordinære prestasjonene innen beregning og kontroll i tiden før oppfinnelsen av mikroprosessorer , med begrenset prosessering og minnehastigheter fra datamaskiners side, er overraskende. I bane rundt jorden er planetens horisont en gyldig referanse for orienteringen til skip. Under dyp navigasjon guider skipets interne datamaskin ofte skipet ved hjelp av en serie stjernereferanser. Canopus -stjernen er den mest brukte som guide.

I all navigasjon, og til og med start og landing, spiller alarmsystemet en viktig rolle. [ 1 ] Formålet med dette systemet er å varsle mannskapet og/eller datamaskinene om bord, takket være ordre fra bakken, om at situasjoner med posisjon, bane, impuls, bevegelse eller andre må korrigeres, eller aktiveringsprotokoller må være aktivert.oppdrag, eller oppdage feil i systemene, eller i verste fall varsle om en reell fare. Både bakkekontrollalarmsystemet og selve skipet er sammenkoblet, men når de beveger seg bort fra det mot stjernene, begynner det interne systemet til skipet å spille en mer autonom rolle.

Kasteteknikker

Utskytningsteknikker inkluderer nøye internkontroll av skipets systemer, styrt av en nedtelling, og nøye kontroll av værforholdene . Når tellingen er over, begynner tenningen av den innledende fasen av rakettsystemet. Dette øyeblikket er spesielt dramatisk, spesielt for mannskapene som kan være om bord. Skipet akselererer med konstante impulser for å nå ønsket hastighet. De sterke spenningene, støyen og bevegelsene som genereres av skyvekraften setter motstanden til materialene og treningen til astronautene på prøve. Når de øvre lagene i atmosfæren er nådd, reduseres friksjonen til skipet, så vel som støyen og bevegelsen. De forskjellige seksjonene av skipet bryter av én etter én, og skipet går inn i sin tildelte bane.

Andre utskytningsteknikker er i fasen av teoretisk forslag: Elektromagnetisk katapult vil gi skipenes akselerasjon gjennom lange utskytningsramper, ved å anvende prinsippet om elektromagnetisme, som en "romkanon". Konstruksjonen av en romheis har også blitt vurdert ved hjelp av et forankringssystem plassert i bane. Det mest mulige forslaget er konstruksjonen av en skyttel som tar av på samme måte som et konvensjonelt fly, eller som skytes ut i lav bane med lufttransport i høy høyde.

Reentry

Nedstigningsfasen til jorden genererer en annen serie problemer som må løses. Først bestemmer og treffer den riktige vinkelen for re-entring i atmosfæren, en sann "korridor" for inngang. Vinkelen kan verken være veldig skrå eller veldig vertikal. En veldig vertikal vinkel ville føre til at skipet praktisk talt krasjet inn i luftlaget, noe som øker friksjon og varme kraftig, noe som ville forårsake ødeleggelse. På den annen side vil for skrå vinkel og for fort føre til at skipet spretter av de øvre lagene, beskriver en parabel og går forbi; ved lavere hastighet vil skipet sprette, men vil gå inn i atmosfæren utover punktet som er satt som optimalt. [ 1 ] Ved riktig vinkel og med riktig hastighet vil romfartøyet gradvis skjære gjennom de øvre atmosfæriske lagene, redusere farten og redusere luftmotstand og varmenivåer. Før det går inn igjen, avfyrer skipet sine bremseraketter, og bremser drastisk ned og mister høyden; under prosessen skal skipet roteres på en slik måte at det gir sin mest motstandsdyktige flanke til friksjonssonen . Heldigvis har skipene et effektivt varmeskjold som leder bort varmen.

Til nå har det vært to landingsmetoder brukt i skip, spesielt bemannede: bruk av fallskjermer, fra ca. 15  km høye, etterfulgt av en splashdown (teknikk brukt av USA), eller av en direkte nedstigning på land (teknikk brukt av det tidligere Sovjetunionen), eller bruk av den aeronautiske metoden for gliding (amerikanske ferger) etterfulgt av en landing på en konvensjonell rullebane.

Et øyeblikk med stor usikkerhet under gjeninnsejlingen er skipenes passasje gjennom den såkalte stillhetsstripen, som varer i omtrent fem minutter, skjer i et bestemt område av atmosfæren, og som innebærer fullstendig avbrudd av radiokommunikasjon med bakkekontroll.

Bemannet utforskning

Det essensielle målet for ethvert bemannet oppdrag er å trygt bringe mennesker ut i verdensrommet, gjøre dem i stand til å navigere og arbeide, og bringe dem tilbake til jorden i live og i beste velgående. Menneskelig overlevelse i verdensrommet er basert på tilveiebringelse av et trygt miljø, enten det er inne i skipene, utenfor, ved start, i navigasjon, i direkte utforskning av himmellegemer (f.eks: i månelandingen ), i det ytre arbeidet , og i gjeninnslipp og landing av skipene. Utformingen av dette miljøet må i størst mulig grad gjenskape forholdene som menneskekroppen finner på jordens overflate, det vil si trykk, temperatur, fuktighet, pust, spiseprosesser, renslighet, organisk avfall, trening, hvile og søvn. For å oppnå dette må bioteknologi ta hensyn til de fiendtlige faktorene som verdensrommet presenterer for menneskekroppen og som vanligvis ikke finnes på jorden: romvakuumet og den absolutte mangelen på luft, de voldsomme termiske svingningene, virkningen av solvinden og kosmiske stråler , tilstedeværelsen av mikrometeoritter , fravær av tyngdekraft, brudd på dag- og nattmønstre, etc; I tillegg kommer det reduserte rommet der astronauter må jobbe inne i skipene sine og den tvungne sameksistensen mellom dem. En nøkkelfaktor for menneskelig overlevelse er interiør og eksteriørdesign av romfartøy og romstasjoner, samt utforming av romdrakter .

For å møte de vanskelige forholdene med start, rom og re-entry, gjennomgår astronauter strenge treningsprogrammer som prøver å simulere de forskjellige situasjonene: respons på ekstrem akselerasjon, vektløshet, navigasjon, innesperring, til sameksistens, til arbeid, til vedlikehold, til å møte uforutsette situasjoner, for å komme inn i atmosfæren igjen. Kun de mest psykologisk og fysisk skikkede fagene vil bli valgt ut til oppdrag.

Takeoff

Det første problemet med romfart er selve oppskytningen . Inntil noe helt annet er oppdaget eller oppfunnet, vil bruken av brute force forbli den mest effektive måten å løfte et romfartøy opp i rommet på, så astronauter vil fortsette å tåle de alvorlige påkjenningene som genereres av voldsom akselerasjon. I denne fasen er det viktig å bruke dresser og spesialkondisjonerte seter for å redusere effekten.

Romlig miljø

Effekter av vektløshet

For det andre er problemet med vektløshet . Vektløshet tvinger menneskekroppen til å rekondisjonere alle sine systemer, spesielt hjerte- , bein- og muskelsystemene . Vektløshet forårsaker, under lange reiser, tap av bein og muskelvev , som til og med påvirker hjertet . Disse negative effektene bekjempes gjennom strenge treningsrutiner , som delvis motvirker tap av vev.

Vektløshet gjør de mest grunnleggende funksjonene, som å spise og drikke væske, til komplekse opplevelser; partikler og væsker har en tendens til å flyte fritt inne i skipet, noe som kan forårsake skade; mat og væske tas med spesielt tilberedt (kompakt, hermetisk forseglet). Et annet problem er evakuering av organisk avfall fra kroppen, som vanligvis behandles, lagres og forsegles for senere analyse.

Vektløshet byr på spesielle problemer for astronauters arbeid utenom kjøretøyet , som er svært komplekst i null tyngdekraft, siden det er mulighet for å bevege seg bort i verdensrommet ved et uhell, kroppen har en tendens til å rotere når man gjør bevegelser når man arbeider med momentnøkler, bevegelsesmidlene er begrenset, etc; og til alt dette kommer stivheten til romdrakten.

Men astronautene må ikke bare overleve selve oppdraget, men også deres tilpasning til forholdene på jorden. For dette må de følge strenge medisinske støtteprogrammer slik at kroppene gjenoppretter sin fulle kapasitet i prosessen med atrofi under oppdraget.

Skadelig stråling

En annen bekymring er virkningen av sol- og kosmisk stråling, som er helseskadelig. Selv med de beste absorberende beleggene, både i og utenfor skip, og i romdrakter, blir menneskekroppen utsatt for høyere nivåer av stråling enn på jordoverflaten, med uforutsigbare langsiktige konsekvenser.

Mikrometeoritter og romavfall

En annen grunn til bekymring er virkningen av mikrometeoritter, som kan stikke hull på skipsskroget eller skade instrumenter. Mot dette gir skipsveggene en viss beskyttelse, men absolutt ikke mot større gjenstander, som kan støte i titusenvis av km/t. Heldigvis er sannsynligheten for å bli truffet av en større meteoritt ubetydelig, gitt omfanget av rommet. Større fare utgjøres av romrester, det vil si myriadene av objekter som går i bane rundt jorden og som utgjør restene av tidligere oppdrag: " romsøppel ", som består av objekter som kan ha små dimensjoner (f.eks. løsnet mutter) eller størrelsen på en buss (f.eks. gamle nedlagte satellitter). Selv om det ikke er meldt om alvorlige ulykker, kan disse ikke utelukkes. Til tross for at hovedbyråene gjennomfører en nøye sporing av de største gjenstandene som ikke er i bruk, er det tusenvis som ikke blir oppdaget, og selv om de fleste av dem ender opp med å falle før eller siden ned i atmosfæren, er det mange andre som vil forbli uoppdaget bane i tusenvis av år. Romskrot, som øker gradvis, utgjør, dersom radikale inneslutningstiltak ikke iverksettes, en alvorlig trussel mot fremtidig banenavigasjon.

Livsstøttesystemer

Luft og vann

Gitt det fullstendige fraværet av en atmosfære i rommet, må all pustende luft, så vel som væsker, bringes helt fra jorden. En viktig oppgave for sensorene om bord er konstant overvåking av oksygen- og karbondioksidnivåer, samt trykk. Det gjenværende karbondioksidet absorberes av egnede materialer. På den annen side har teknikker for å generere oksygen fra en naturlig syklus, med tilstedeværelse av alger som er motstandsdyktige mot kosmiske stråler, blitt testet siden 1960. Slik sett er chlorella- alger veldig lett å dyrke, den formerer seg raskt og du kan til og med spise. På sin side er resirkulering av brukt vann innenfor oppdragenes funksjoner.

Omgivelsestemperatur

Det er nødvendig å holde omgivelsestemperaturen rundt 20 °C. Det elektriske systemet spiller en stor rolle ved oppvarming eller utvinning av intern varme. De voldsomme ytre termiske oscillasjonene tvinger bruk av ytre (ildfast mot varme under eksponering for solen) og indre (som forhindrer spredning av indre varme) beleggmaterialer. Det er praktisk at skipene roterer sakte på seg selv for å unngå overoppheting; kjøretøyet kan også fores, mellom ytre og indre vegger, med et lag av væsker designet for å absorbere varme. I tillegg har skipene mekanismer for å absorbere solenergi og overføre den til det indre for bruk på det tidspunktet de går i bane rundt jordens mørke side.

Selv inne i ubemannede romfartøyer, må en passende temperatur og luftatmosfære opprettholdes for å hindre instrumentfeil.

Romdrakter

Som nevnt ovenfor er romdrakten av største betydning for menneskets overlevelse. I utgangspunktet består drakten av fire essensielle enheter: hjelmen, draktens kropp, hanskene og overlevelsessystemet (luftreserver, batteri, kommunikasjonssystem osv.), festet for det meste på baksiden av drakten. drakt astronaut ved hjelp av en ryggsekk. Drakten er laget av en rekke materialer, arrangert i påfølgende lag med lavere eller høyere tetthet, som lar den opprettholde lufttrykk, indre temperatur, kontrollere fuktighet, absorbere skadelig stråling til en viss grad, forsvare astronauten mot påvirkning av visse mikrometeoritter , og til og med, noen ganger, samle organisk rusk. Imidlertid tillater drakten bare en ganske begrenset mobilitet, gitt dens stivhet. Bruken av drakten gjør det mulig å bedre tåle påkjenningene ved start og landing, arbeid i ekstrakjøretøy (vedlikehold, eksperimentering, utplassering av utstyr) eller utforskning av månejorden. I tillegg er det den beste garantien for overlevelse i tilfelle en ekstrem situasjon.

Mental stabilitet

Astronauter må tilpasse seg å jobbe i ganske små rom. I begynnelsen av romutforskningen var mobiliteten svært begrenset. Med Apollo-programmet økte den tilgjengelige plassen noe; Men det var takket være implementeringen av romstasjoner og skyttelbusser at astronautene fant større tilgjengelighet på plass, noe som har gjort det mulig for dem å jobbe mer komfortabelt, litt privatliv og mosjon. Allikevel forblir boarealene små.

Tilstedeværelsen av ledsagere hjelper astronauten til å spre den sterke følelsen av ensomhet og avstand som oppleves i verdensrommet, men tvinger samtidig til å leve sammen og tåle karakterer som kan være forskjellige. Kun utvalget av veletablerte arbeidslag, med en svært profesjonell mentalitet, bidrar til å møte mulige sameksistensproblemer, spesielt hvis oppdragene er langsiktige. Den psykologiske stabiliteten til astronautene er et av de essensielle målene for romoverlevelsesprogrammet, som lar dem dyrke sine rekreasjons-, fritids- og kommunikasjonsrom med sine slektninger på jorden.

Menneskelig overlevelse krever en god dose initiativ og teamarbeid i tilfelle uforutsette situasjoner eller, enda verre, ekstrem fare, for eksempel den begivenhetsrike turen til Apollo XIII , et romfartøy som fikk alvorlige skader på et oppdrag til månen, og tvang mannskapet til å distribuere all intelligensen deres for å returnere trygt til jorden. Astronautene er fullstendig klar over at de er alene, og at praktiske løsninger på beredskap bare avhenger av dem. Det er også vanskelig for astronauter å tilpasse seg sine nye våkne- og søvnmønstre, siden den naturlige syklusen dag og natt er brutt. Så langt det er mulig handler det om å opprettholde 24- timers sykluser , etablere timer med hvile, arbeid og rekreasjon.

Romutforskning og kolonisering

Kolonisering av verdensrommet anses på lang sikt som et middel for å unngå stagnasjon og tilbakegang av sivilisasjonen , så vel som dens utilsiktede utryddelse eller selvødeleggelse. Fysiker Stephen Hawking har bekreftet denne avhandlingen, og advarer om det presserende behovet for å kolonisere verdensrommet som et middel for å unngå utryddelse. [ referanse nødvendig ] På kort sikt har koloniseringen av verdensrommet brakt teknologisk utbytte, innen forskning, utvikling av ny romteknologi og avledede produkter som brukes massivt. [ referanse nødvendig ] En begrensning som tynger opinionen er dens høye økonomiske kostnad, til tross for at astronautisk aktivitet i praksis og på lang sikt blir lønnsomt. [ referanse nødvendig ]

Handlingene rettet mot utforskning og progressiv okkupasjon av nærliggende rom har blitt diktert av flere interesser: politisk prestisje, militære formål, teknologiske krav fra industrielle sektorer, kommunikasjon, geografisk eller klimaobservasjon, eller vitenskapelig kunnskap i seg selv. [ referanse nødvendig ] Slike interesser har materialisert seg i følgende generelle handlinger for utforskning og kolonisering:

  1. Et ekte " romkappløp " mellom USA og Sovjetunionen på 1960-tallet for å kreve prestasjonene ved å være den første i påfølgende milepæler: det første objektet i bane, det første mennesket i verdensrommet, den første romvandringen, den første gjenstanden som ble kastet på et annet himmellegeme osv. Bemerkelsesverdige var skipene til de sovjetiske Vostok- , Voskhod- og Sojus -programmene , og amerikanske Mercury , Gemini og Apollo .
  2. Opprettelsen av et tett nettverk av satellitter som går i bane rundt kloden med flere formål: militære (Samos, Vela, etc.), telekommunikasjon (f.eks . Telstar , Eco ), flynavigasjon (f.eks . Transit ), geodetisk, geografisk og klimatisk observasjon (f.eks. Nimbus , Tiros ), biologisk eksperimentering (f.eks. Bios, Cosmos), astronomisk (f.eks . Explorer ), etc.
  3. Effektiv utforskning av månen med et bemannet program (Apollo) og utforskning av de andre kroppene i solsystemet ved ubemannede oppdrag, som Lunar Orbiter (USA), Luna (USSR) sonder , Mariner (USA), Mars ( USSR), Pioneer (USA); Bemerkelsesverdig er romfartøyene Voyager 1 og Voyager 2 (USA), de kunstige objektene lengst unna Jorden, på kanten av solsystemet og allerede omgjort til interstellare sonder.
  4. Å sette i bane av romobservatorier for astronomisk og astrofysisk forskning (f.eks. Hubble-romteleskopet ).
  5. Eksperimentering med nye stoffer og materialer, og med levende vesener, med eller uten industriell anvendelse.
  6. Realiseringen av flere vitenskapelige eksperimenter på forskjellige felt, og som bare kan gjøres i mikrogravitasjon eller null gravitasjon .
  7. Forskning på menneskelig atferd i verdensrommet over lange tidsperioder.
  8. Forskning og oppstart av en serie romskip som har tillatt en raskere tilgang til verdensrommet: romfergene
  9. Spredning av kunnskapen innhentet av byråene, og industriens anvendelse av de teknologiske biproduktene generert av astronautisk aktivitet, som for tiden er i massiv bruk. Spredningen av kunnskap har fått flere land og byråer til å gjennomføre samarbeidsaktiviteter, og sparer økonomiske kostnader.
  10. Utarbeidelse av planer for ny utforskning av månen med bemannede flyvninger, installasjon av en permanent base på den, direkte utforskning av Mars ved et bemannet oppdrag, etc., sammen med den tilsvarende undersøkelsen av de økonomiske mulighetene som tilbys av utforskning og kolonisering fra verdensrommet .
  11. Opprettelse av romstasjoner, som er et nøkkeltrinn i koloniseringen, siden de betyr den permanente tilstedeværelsen av mennesker i verdensrommet. Siden 1970-tallet har det vært en progressiv innsats for å skape og vedlikeholde en rekke romstasjoner som går i bane rundt jorden, samt et intenst forskningsprogram på menneskelig overlevelse i lange perioder i rommiljøet. På slutten av 1960-tallet begynte sovjeterne de første famlene i retning av å bygge ekte romstasjoner ved å lykkes med å dokke Cosmos-satellittene deres. Men det var tidlig på 70-tallet da de klarte å implementere en ekte stasjon: Salyut 1 . Dette ble fulgt av flere til de ble fullført syv. Senere designet russerne MIR -stasjonen , et avansert skip som ga fruktbare tjenester. På sin side svarte amerikanerne med Skylab -stasjonen , selv om de senere henvendte seg til utformingen av skyttelprogrammet. Fra og med 1998 bestemte de viktigste romfartsorganisasjonene seg for å slå seg sammen i implementeringen av den nåværende internasjonale romstasjonen .

Stasjonene har gjort det mulig å skape større og mer innbydende miljøer for astronauter, muligheten for å utføre vitenskapelige eksperimenter uten de begrensede tidsbegrensningene som er tilgjengelige for romfartøyer; stasjonene er punkter for direkte observasjon av de klimatiske forholdene og annen natur som forekommer på jorden, oppholdet på stasjonene har tillatt å studere i detalj den psykologiske og fysiologiske oppførselen til mennesker, enten alene eller i selskap. Muligheten for å bruke stasjonene som utskipingshavner til andre verdener i solsystemet er under utvikling.

Menneskets tilstedeværelse i verdensrommet, denne gangen permanent, stiller nye utfordringer og spørsmål om kostnadene og fordelene ved kolonisering, om oppførselen til menneskelig fysiologi og dens muligheter for tilpasning til rommiljøet og til andre verdener, de effektive mulighetene for å okkupere de nærliggende verdener, det vil si månen og Mars, og fremtidens muligheter for selvopprettholdende kolonisering.

Romforskning i verden

I tillegg til de veletablerte romprogrammene i USA , USSR , Japan og Europa (via European Space Agency ), har det vært en oppblomstring siden 1980- tallet av romprogram i utviklingsland, enten i nasjoner med en viss tradisjon som Kina (tredje romfartsorganisasjon som har utført bemannede oppdrag, etter USA og Russland ) eller India (som har egne satellittoppskytninger) samt i andre som har startet nylig. Romprogrammene til Brasil , Mexico , Chile og Argentina er bemerkelsesverdige .

For noen utviklingsland har kunstige satellitter vært den enkleste måten å forbedre sine interne telekommunikasjonsnettverk på, spesielt i de hvis terreng eller andre årsaker gjør tradisjonelle kommunikasjonsmidler vanskelig. Slik er tilfellet med de innenlandske satellittene som brukes av Indonesia , eller serien med satellitter som deles av arabiske nasjoner ( Arabsat ). [ 7 ]

Land med latinamerikansk kultur

Mexico

Det er en historie med fremskritt i saken i andre halvdel av 1900-tallet da president Adolfo López Mateos utstedte et dekret i Federation Official Gazette 31. august 1962 som opprettet National Commission for Foreign Space (CONEE), vedlagt til Kommunikasjons- og samferdselsdepartementet for å fremme forskning, utnyttelse og fredelig bruk av verdensrommet; Kommisjonen som fortsatte med arbeidet med rakett, telekommunikasjon og atmosfæriske studier i landet.

Mexico har for tiden åtte satellitter og ex profeso-selskapet Satmex . The Mexican Space Agency (AEM) er et byrå opprettet 31. juli 2010 med ansvar for romfartssaker. Dette prosjektet har som mål å gruppere og koordinere Mexicos arbeid i romaktiviteter. [ 8 ]

Spania Se også: Spanias nasjonale institutt for luftfartsteknologi Argentina Se også: Nasjonal kommisjon for romaktiviteter Uruguay

Rombyråer

Se også

Referanser

  1. ↑ a b c Autodidact Encyclopedia Ocean , 1996, bind 8, s. 2074-2101.
  2. ↑ Javier Married (2009). Wernher von Braun: Mellom ørnen og hakekorset . Melusine. ISBN  978-84-96614-57-4 . 
  3. ^ "60 år siden lanseringen av Sputnik" . at.int . 22. september 2017. 
  4. ↑ abc Monitor Encyclopedia , rediger. Salvat, bind 2, «astronautikk»-stemme, s. 554-555.
  5. ↑ «Salyut 1: Den første romstasjonen i historien. Historie og infografikk» . 23. desember 2010. 
  6. ↑ For planeter: "Planeter og Pluto: Fysiske egenskaper" . NASA . Hentet 18. januar 2017 . 
  7. ^ "Great Encyclopedia of Astronautics (440): Arabsat" . Vitenskapsnyheter . 4. februar 2016. 
  8. ^ "Promotorgruppe for den meksikanske romfartsorganisasjonen" . Promotorgruppen til den meksikanske romfartsorganisasjonen. Arkivert fra originalen 22. juni 2011 . Hentet 8. oktober 2010 . 

Bibliografi

  • Buchanan C., Walter (1960). Utleveringsmagasin for teknisk virksomhet knyttet til kommunikasjons- og transportsekretæren . University Ave. s. elleve. 

Eksterne lenker