the kosmosa kuģis Tie ir transportlīdzekļi, kas īpaši paredzēti darbībai ārpus Zemes atmosfēras plašajā kosmosā. Šīs ierīces ir bijušas būtiskas kosmosa zinātnes attīstībai un kosmosa izpētē, ļaujot cilvēkiem un robotu sistēmām apmeklēt, izpētīt un dažreiz kolonizēt citus debess ķermeņus.
Kosmosa kuģu idejas vēsture
Ideja par ceļošanu kosmosā ir kultivēta kopš senām civilizācijām, lai gan tās pieeja vairāk saistīta ar fantāziju, nevis reālo zinātni. Klasiskie autori, piemēram, Plutarhs un vēlāk Kepler, viņi jau domāja par ceļojumu uz Mēnesi. Tomēr lēciens no fantāzijas uz zinātnisko fantastiku notika ar autora romānu Jules Verne No Zemes līdz MēnesimPublicēts 1865. gadā, tajā tika ierosināts ceļojums uz Mēnesi, izmantojot gigantisku lielgabalu, kas palaistu pilotējamu kosmosa kuģi. Šī koncepcija, lai gan balstīta uz izdomātiem elementiem, bija viena no pirmajām, kas pievērsās dažām reālām kosmosa problēmām, piemēram, skābekļa trūkumam un paātrinājuma fizikai. Gadus vēlāk tādi autori kā HG Wells Viņi turpināja izpētīt ideju par kosmosa ceļojumiem tādos darbos kā Pasauļu karš (1898). Tomēr tas bija XNUMX. gadsimta sākumā, kad zinātnes sasniegumi sāka tuvināt daiļliteratūru realitātei. Vadošais krievu fiziķis Konstantīns Ciolkovskis ar savu darbu spēra pirmo lielo soli kosmosa kuģu virzienā Kosmiskās telpas izpēte ar reaktīvo dzinēju palīdzību, publicēts 1903.
Kosmosa kuģu attīstība
Mūsdienu kosmosa kuģi, gan pilotēti, gan bezpilota, ir bijuši iespējami, attīstot reaktīvo dzinēju. 20. gadsimta garumā tika izstrādāti dažādi prototipi un testa misijas, kas ļāva pilnveidot raķešu un dzinēju izmantošanu līdz pašreizējam līmenim.
Kas tiek uzskatīts par kosmosa kuģi?
Kosmosa kuģus var iedalīt divās galvenajās grupās: ar apkalpi un bez apkalpes jeb robotizēti. Pēdējās ietver satelītus un kosmosa zondes, kam ir bijusi būtiska nozīme dziļā kosmosa izpētē un Visuma attēlveidošanā. Kas attiecas uz apkalpes kosmosa kuģiem, kosmosa moduļi un stacijas, piemēram, slavenā Starptautiskā kosmosa stacija, ir piemēri, kas demonstrē cilvēku tehnoloģiju straujo attīstību dzīvei kosmosā. Mūsdienās visi kosmosa kuģi galvenokārt sastāv no divām daļām:
- Raķete: Tās galvenais mērķis ir atstāt Zemes atmosfēru, transportējot kuģi uz vēlamo orbītu. Tie sastāv no dzinējiem un specializētām degvielas tvertnēm šīs funkcijas veikšanai.
- Pats kuģis: Viņa ir atbildīga par pašu kosmosa misiju. Tas var būt kuģis, kas paredzēts cilvēku vai robotu pārvadāšanai, vai arī tas var būt kosmosa staciju vai satelītu veidā.
Starpplanētu ierīcēm, piemēram, zondēm, dizains bieži vien paredz alternatīvas vilces sistēmas, kas pārsniedz tradicionālās ķīmiskās raķetes. Ievērojams alternatīvās piedziņas piemērs ir izmantošana jonu dzinēji, kura enerģijas patēriņš ir ārkārtīgi zems salīdzinājumā ar parastajiem ķīmiskajiem dzinējiem.
Pilots kosmosa kuģis
Termins “pilota kosmosa kuģis” attiecas uz tiem kuģiem, kas paredzēti cilvēku nogādāšanai kosmosā. Šīs ierīces ir būtiskas svarīgām zinātniskām un diplomātiskām misijām, piemēram, cilvēka ierašanās uz Mēness. Apollo programma. Kosmosa kuģi ir slavens pilotējamu kuģu veids, un, pateicoties to spējai atgriezties atmosfērā un nolaisties, tie iezīmēja skaidru progresu kosmosa izpētē ar cilvēkiem uz klāja.
- Merkurs un Dvīņi: Pirmie kosmosa sacensību varoņi, kas lika pamatus turpmākajām misijām.
- Apollo: Programma, kas beidzot aizveda cilvēkus uz Mēnesi. Jo īpaši, Apollo 11 Tā ir slavenākā misija pēc nolaišanās uz Mēness 1969. gadā.
- Starptautiskā kosmosa stacija (SKS): Dažādu kosmosa aģentūru kopīgs sasniegums, tas ilgu laiku ir kalpojis kā mājvieta astronautiem, ļaujot gan pētniecībai, gan starptautiskai sadarbībai.
Bezpilota kosmosa kuģis
Bezpilota kosmosa kuģi ietver plašu transportlīdzekļu klāstu, kas veic misijas no zemas Zemes orbītas līdz dziļam kosmosam. The satelīti Tie, iespējams, ir visizplatītākais bezpilota kosmosa kuģu piemērs, jo tie pilda sakaru, Zemes novērošanas un meteoroloģiskās izpētes funkcijas. Ievērojams piemērs ir satelīti Sputnik 1 y Sputnik 2kas iezīmēja mūsdienu kosmosa laikmeta sākumu 1950. gs. piecdesmitajos gados. No otras puses, kosmosa zondes Tie ir ļāvuši cilvēcei izpētīt planētas un pavadoņus, kurus mēs nevarējām sasniegt tieši ar astronautiem, piemēram, Marsu, Saturnu un viņu pavadoņus. Misija Cassini-HuygensMisija uz Saturnu un tā pavadoni Titānu ir bijusi viena no veiksmīgākajām robotikas vēsturē. Citi bezpilota kosmosa kuģu piemēri ir:
- Keplers: Satelīts, kas īpaši izstrādāts ārpussolāro planētu meklēšanai.
- Pionieris: Kuģis paredzēts, lai pirmais atstātu Saules sistēmu.
- Ceļotājs: Misija, kas ir izpētījusi Saules sistēmas tālus un turpina sūtīt datus no starpzvaigžņu telpas.
Piedziņas veidi kosmosa kuģos
Atkarībā no misijas un pieejamās tehnoloģijas kosmosa kuģos tiek izmantoti vairāki piedziņas veidi. Lielākā daļa pašreizējo kosmosa kuģu joprojām balstās uz ķīmisko piedziņu, taču tiek izstrādātas citas metodes, kas sola revolucionizēt kosmosa ceļojumus:
- Ķīmiskā piedziņa: Šis paņēmiens, kas galvenokārt izstrādāts 20. gadsimtā, joprojām ir visplašāk izmantotais, jo īpaši sākotnējās palaišanas no Zemes.
- Jonu piedziņa: Jonu dzinēji ir izrādījušies efektīvi ilgtermiņa misijās dziļā kosmosā. Neskatoties uz to, ka tie rada mazāku sākotnējo vilci, tie ir ārkārtīgi efektīvi.
- Saules buras: Viņi izmanto saules starojumu kā enerģijas avotu paātrinājumam. Šīs buras uztver gaismas daļiņas no Saules un pārvērš tās par dzinējspēku, padarot tās par iespēju ilgiem braucieniem, kad nav nepieciešams liels sākotnējais ātrums.
Materiāli, ar kuriem tiek izgatavoti kosmosa kuģi
Kosmosa kuģiem ir jāiztur ekstremāli apstākļi kosmosā, un tāpēc tie jābūvē no izturīgiem un viegliem materiāliem. Gadu gaitā galvenokārt izmantoti alumīnija sakausējumi. titāns y alumīnija, kas nodrošina nepieciešamo spēku, nepievienojot lieko svaru. Pēdējā laikā daudzas kosmosa kuģu sastāvdaļas tiek aizstātas ar oglekļa šķiedrakas ir vēl vieglāks un izturīgāks nekā tradicionālie metāli. Turklāt siltuma vairogi, kas ir būtiski kosmosa kuģu aizsardzībai no intensīvā karstuma atmosfēras atgriešanās laikā, ir izgatavoti no keramikas un metāla materiālu kombinācijas, kas var izturēt ekstremālas temperatūras. Ikonisks piemērs ir zondes priekšējais siltuma vairogs. Huygens no ESA, kas ļāva tai veiksmīgi nosēsties uz Titāna. Kosmosa kuģa konstrukcijas projektēšanā jāņem vērā arī izturība pret kosmisko starojumu un triecieniem ar mikrometeorītiem, tāpēc parasti tiek izmantoti vairāki aizsargslāņi un triecienu absorbcijas tehnoloģijas.
Kosmosa sakaru tīkls
Kosmosa misiju būtiska sastāvdaļa ir saziņa starp kuģi un Zemi. Šim nolūkam Deep Space tīkls (Deep Space Network jeb DSN), lielu antenu tīkls, kas izplatīts tādās stratēģiskās vietās kā Kanbera (Austrālija), Madride (Spānija) un Goldstone (Kalifornija). Šis izkārtojums nodrošina pastāvīgu savienojumu ar kosmosa kuģiem neatkarīgi no Zemes rotācijas. DSN ne tikai saņem datus un attēlus no kuģiem, bet arī nosūta tiem norādījumus.
Kosmosa kuģu nākotne
Pateicoties nanotehnoloģiju attīstībai, progresīvajiem dzinējspēkiem un īpaši vieglajiem materiāliem, kosmosa kuģu nākotne solās būt vēl aizraujošāka. Starpplanētu izpēte, pilotēti ceļojumi uz Marsu un misijas uz tāliem pavadoņiem ir vieni no kosmosa aģentūru galvenajiem mērķiem. Tehnoloģija antimatter un izliekuma motorsLai gan šīs tehnoloģijas joprojām ir teorētiskas, tās varētu ļaut mums sasniegt gandrīz gaismas ātrumu ne pārāk tālā nākotnē, paverot durvis uz patiesiem starpzvaigžņu ceļojumiem. Kosmosa kuģi gan reālajā dzīvē, gan zinātniskajā fantastikā ir bijuši un turpinās būt cilvēces spējas pārvarēt šķēršļus un izpētīt nezināmo simboli.