Космический корабль

Сюда перенаправляются «Орбитер» и «Орбитальный корабль». Чтобы узнать о других значениях, см. Орбитальный аппарат (значения) и орбитальный аппарат (значения) . Не путать с космическим самолетом .

Более 140 советских и российских пилотируемых космических кораблей «Союз» ( показана версия ТМА ) совершили полеты с 1967 года и в настоящее время поддерживают Международную космическую станцию.

— Космический корабль это транспортное средство, предназначенное для полетов и работы в космическом пространстве . Космические корабли используются для различных целей, включая связь , наблюдение Земли , метеорологию , навигацию , космоса , исследование планет , а также транспортировку людей колонизацию и грузов . Все космические аппараты, за исключением одноступенчатых орбитальных аппаратов, не могут выйти в космос самостоятельно и требуют наличия ракеты-носителя (ракеты-носителя).

Во время суборбитального космического полета выходит космический аппарат в космос , а затем возвращается на поверхность, не набрав достаточно энергии или скорости для совершения полного оборота вокруг Земли . Для орбитальных космических полетов космические корабли выходят на замкнутые орбиты вокруг Земли или других небесных тел . Космические корабли, используемые для пилотируемых космических полетов, перевозят на борту людей в качестве экипажа или пассажиров только со старта или на орбите ( космические станции ), тогда как те, которые используются для роботизированных космических полетов, работают либо автономно, либо телероботизированно . Роботизированные космические аппараты, используемые для поддержки научных исследований, представляют собой космические зонды . Роботизированные космические аппараты, которые остаются на орбите вокруг планетарного тела, являются искусственными спутниками . На сегодняшний день лишь несколько межзвездных зондов , таких как «Пионер-10» и «11» , «Вояджер-1 и 2» и «Новые горизонты» , находятся на траекториях, выходящих за пределы Солнечной системы .

Орбитальный космический корабль может быть восстанавливаемым или нет. Большинство из них нет. Возвращаемые космические корабли по способу возвращения на Землю можно разделить на бескрылые космические капсулы и крылатые космические самолеты . Возвращаемые космические корабли могут быть многоразовыми (можно запускать повторно или несколько раз, как SpaceX Dragon и орбитальные аппараты Space Shuttle ) или одноразовыми (как «Союз» ). В последние годы все больше космических агентств склоняются к многоразовым космическим кораблям.

Человечество осуществило космические полеты, но лишь немногие страны обладают технологиями для орбитальных запусков : Россия ( Роскосмос ), США ( НАСА ), государства-члены Европейского космического агентства (ЕКА), Япония ( JAXA ), Китай ( CNSA). ), Индия ( ISRO ), Тайвань ( NSPO ), Израиль ( ISA ), Иран ( ISA ) и Северная Корея ( NADA ). Кроме того, несколько частных компаний разработали или разрабатывают технологию 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 Советским Союзом.

Немецкий Фау-2 стал первым космическим кораблем, когда он достиг высоты 189 км в июне 1944 года в Пенемюнде , Германия. Спутник-1 был первым искусственным спутником . Он был запущен на эллиптическую низкую околоземную орбиту (НОО) Советским Союзом 4 октября 1957 года. Запуск положил начало новым политическим, военным, технологическим и научным разработкам; хотя запуск спутника был единичным событием, он ознаменовал начало космической эры . Помимо своей технологической ценности, «Спутник-1» также помог определить плотность верхнего слоя атмосферы путем измерения изменений орбиты спутника. Он также предоставил данные о распространении радиосигналов в ионосфере . под давлением Азот в ложном теле спутника предоставил первую возможность обнаружения метеороидов . Спутник-1 был запущен в рамках Международного геофизического года с площадки № 1/5 , на 5-м полигоне Тюратам , в Казахской ССР (ныне космодром Байконур ). Спутник двигался со скоростью 29 000 километров в час (18 000 миль в час), совершая оборот по орбите за 96,2 минуты, и излучал радиосигналы на частотах 20,005 и 40,002 МГц.

Хотя «Спутник-1» был первым космическим кораблем, вышедшим на орбиту Земли, другие искусственные объекты ранее достигали высоты 100 км, что является высотой, требуемой международной организацией « Международная авиационная федерация» , чтобы считаться космическим полетом. Эта высота называется линией Кармана . В частности, в 1940-е годы было проведено несколько испытательных пусков ракеты Фау-2 , некоторые из которых достигли высоты значительно более 100 км.

Пилотируемые и беспилотные космические корабли

Пилотируемый космический корабль

Смотрите также: Список пилотируемых космических кораблей и пилотируемых космических полетов

Аполлона-17 Командный модуль Америка на лунной орбите

По состоянию на 2016 год только три страны летали на пилотируемых космических кораблях: СССР/Россия, США и Китай.Первым пилотируемым космическим кораблем был «Восток-1» , который доставил советского космонавта Юрия Гагарина в космос в 1961 году и совершил полный оборот вокруг Земли. Было еще пять пилотируемых полетов, в которых использовался космический корабль «Восток» . Второй пилотируемый космический корабль получил название Freedom 7. В 1961 году он совершил суборбитальный космический полет, доставив американского астронавта Алана Шепарда на высоту чуть более 187 километров (116 миль). Было еще пять пилотируемых полетов с использованием космического корабля «Меркурий» .

Другие советские пилотируемые космические корабли включают « Восход» , «Союз» , летавшие без экипажа как «Зонд/Л1» , «Л3» , «ТКС» , а также «Салют» и «Мир» пилотируемые космические станции . Другие американские пилотируемые космические корабли включают космический корабль «Близнецы» , космический корабль «Аполлон» , включая лунный модуль «Аполлон» , космическую станцию ​​«Скайлэб» , космический шаттл с отдельной европейской космической лабораторией и частными космическими станциями-модулями США, а также конфигурацию SpaceX Crew Dragon их Dragon 2 . Американская компания Boeing также разработала и запустила собственный космический корабль CST-100 , обычно называемый Starliner , но полет с экипажем еще не состоялся. Китай разработал, но не летал на Шугуане и в настоящее время использует Шэньчжоу (его первый полет с экипажем состоялся в 2003 году).

За исключением космического корабля «Шаттл» и космического самолета «Буран» советского , последний из которых когда-либо совершил только один беспилотный испытательный полет, все восстанавливаемые орбитальные корабли с экипажем представляли собой космические капсулы .

• Пилотируемый космический корабль
• 
  Американские космические корабли «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон».
• 
  Soviet Vostok capsule
• 
  Soviet Voskhod (variant of Vostok)
• 
  1967 Советский/Российский космический корабль Союз.
• 
  Китайский космический корабль Шэньчжоу

Международная космическая станция , пилотируемая с ноября 2000 года, является совместным предприятием России, США, Канады и ряда других стран.

Непилотируемый космический корабль

Основные статьи: Непилотируемый космический корабль , спутник , космический телескоп и грузовой космический корабль.

См. Также: Хронология искусственных спутников и космических зондов , список зондов Солнечной системы и список космических телескопов.

Космический телескоп Хаббл

Автоматизированный транспортный корабль (ATV) «Жюль Верн» приближается к Международной космической станции в понедельник, 31 марта 2008 года.

Беспилотный космический корабль — космический корабль без людей на борту. Беспилотные космические корабли могут иметь различные уровни автономности от вмешательства человека; они могут иметь дистанционное управление , дистанционное управление или даже автономные , что означает, что у них есть заранее запрограммированный список операций, которые они будут выполнять, если не указано иное.

Многие космические миссии больше подходят для работы с телероботами, чем с экипажем , из-за более низкой стоимости и меньших факторов риска. Кроме того, некоторые планетарные направления, такие как Венера или окрестности Юпитера, слишком враждебны для выживания человека. Внешние планеты, такие как Сатурн , Уран и Нептун, слишком далеки, чтобы их можно было достичь с помощью современных технологий пилотируемых космических полетов, поэтому телероботизированные зонды — единственный способ их исследовать. Телеробототехника 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, а эти микроорганизмы также трудно удержать внутри космического корабля или скафандра. Для изучения Луны, планет, Солнца, множества малых тел Солнечной системы (комет и астероидов) было отправлено множество космических зондов.

Особый класс беспилотных космических аппаратов — космические телескопы — телескопы в космическом пространстве, используемые для наблюдения астрономических объектов. Первыми действующими телескопами были американская орбитальная астрономическая обсерватория , ОАО-2 запущенная в 1968 году, и советский ультрафиолетовый телескоп «Орион-1» на борту космической станции «Салют-1» в 1971 году. Космические телескопы избегают фильтрации и искажения ( сцинтилляции ) электромагнитного излучения , которое они наблюдают, и избегать светового загрязнения , с которым сталкиваются наземные обсерватории . Самыми известными примерами являются космический телескоп Хаббл и космический телескоп Джеймса Уэбба .

Грузовые космические корабли предназначены для перевозки грузов , возможно, для поддержки работы космических станций путем перевозки продуктов питания, топлива и других грузов. Автоматизированные грузовые космические корабли используются с 1978 года и обслуживают «Салют-6» , «Салют-7» , «Мир» , Международную космическую станцию ​​и космическую станцию ​​«Тяньгун» .

Другое

Некоторые космические корабли могут работать как в пилотируемом, так и в беспилотном режиме. Например, космический самолет «Буран» мог работать автономно, но также имел ручное управление, хотя никогда не летал с экипажем на борту.

Другие космические корабли с двумя экипажами и без экипажа включают: SpaceX Dragon 2 , Охотник за мечтой , и Тяньчжоу .

Типы космических кораблей

Спутник связи

Основная статья: Спутник связи

Спутник связи — искусственный спутник , который передает и усиливает сигналы радиосвязи через транспондер ; он создает канал связи между источником- передатчиком и приемником в разных местах на Земле . Спутники связи используются для телевидения , телефона , радио , Интернета и в военных целях. Многие спутники связи находятся на геостационарной орбите на высоте 22 300 миль (35 900 км) над экватором , так что спутник кажется неподвижным в одной и той же точке неба; поэтому спутниковые антенны наземных станций могут быть постоянно направлены на это место, и им не придется перемещаться для отслеживания спутника. Другие образуют группировки спутников на низкой околоземной орбите , где наземные антенны должны отслеживать положение спутников и часто переключаться между спутниками.

Высокочастотные радиоволны, используемые для телекоммуникационных линий, распространяются в пределах прямой видимости и поэтому им препятствует кривая Земли. Целью спутников связи является ретрансляция сигнала по всей поверхности Земли, обеспечивая связь между широко удаленными географическими точками. Спутники связи используют широкий диапазон радио- и микроволновых частот . Чтобы избежать помех сигнала, международные организации имеют правила, в которых диапазоны частот или «полосы частот» разрешено использовать определенным организациям. Такое распределение полос сводит к минимуму риск помех сигнала.

Грузовой космический корабль

Дополнительная информация: Сравнение грузовых кораблей космической станции.

Коллаж автоматических грузовых космических кораблей, использовавшихся в прошлом или настоящем для пополнения запасов Международной космической станции.

Грузовой космический корабль или космический корабль снабжения — это роботизированный космический корабль, который разработан специально для перевозки грузов , возможно, для поддержки работы космических станций путем транспортировки еды, топлива и других материалов.

Автоматизированные грузовые космические корабли используются с 1978 года и обслуживают «Салют-6» , «Салют-7» , «Мир» , Международную космическую станцию ​​и космическую станцию ​​«Тяньгун» .

используются три различных грузовых корабля По состоянию на 2023 год для снабжения Международной космической станции : российский «Прогресс» , американские SpaceX Dragon 2 и Cygnus . Китайский Тяньчжоу используется для снабжения космической станции Тяньгун .

Космические зонды

Основная статья: Космический зонд

Космические зонды — это автоматические космические корабли, которые отправляются для исследования глубокого космоса или астрономических тел, отличных от Земли. Их отличает от спускаемых аппаратов то, что они работают в открытом космосе, а не на поверхностях планет или в планетных атмосферах. Роботизация устраняет необходимость в дорогих и тяжелых системах жизнеобеспечения ( для высадки экипажа на Луну «Аполлона» потребовалось использование ракеты «Сатурн V» , один запуск которой стоил более миллиарда долларов с поправкой на инфляцию) и, таким образом, позволяет создавать более легкие и менее дорогие ракеты. Космические зонды посетили все планеты Солнечной системы и Плутона , а орбита солнечного зонда Паркер в ближайшей точке находится в хромосфере Солнца . пять космических зондов За пределами Солнечной системы покинули : «Вояджер-1» , «Вояджер-2» , «Пионер-10» , «Пионер-11 » и «Новые горизонты» .

Программа «Вояджер

Основная статья: Программа «Вояджер»

Идентичные зонды «Вояджер» весом 721,9 кг (1592 фунта), были запущены в 1977 году, чтобы воспользоваться редким расположением Юпитера , Сатурна , Урана и Нептуна , которое позволило бы космическому кораблю посетить все четыре планеты за одну миссию и быстрее добраться до каждого пункта назначения с помощью гравитации . Фактически, ракета, запустившая зонды ( Титан IIIE ), не смогла даже отправить зонды на орбиту Сатурна , однако «Вояджер-1 » движется со скоростью примерно 17 км/с (11 миль/с), а «Вояджер-2» движется со скоростью около 15 км/ с. км/с (9,3 мили/с) километров в секунду по состоянию на 2023 год. В 2012 году «Вояджер-1» покинул гелиосферу, а за ним последовал «Вояджер-2» в 2018 году . Фактически «Вояджер-1» был запущен через 16 дней после «Вояджера-2» , но достиг Юпитера раньше, потому что «Вояджер-2 » выбрав более длинный маршрут, который позволил ему посетить Уран и Нептун, тогда как «Вояджер-1» не посетил Уран или Нептун, а вместо этого решил пролететь мимо спутника Сатурна Титана . По состоянию на август 2023 года «Вояджер-1» прошёл 160 астрономических единиц , что означает, что он находится более чем в 160 раз дальше от Солнца , чем Земля. Это делает его самым дальним космическим кораблем от Солнца. По состоянию на август 2023 года «Вояджер-2» находился на расстоянии 134 а.е. от Солнца. НАСА предоставляет данные о расстояниях до них в реальном времени, а также данные детекторов космических лучей зонда. Из-за снижения выходной мощности зонда и деградации ритэгов с течением времени НАСА пришлось отключить некоторые инструменты для экономии энергии. На зондах могут оставаться некоторые научные инструменты до середины 2020-х или, возможно, 2030-х годов. После 2036 года они оба окажутся вне зоны действия Сети дальнего космоса .

Космические телескопы

Основная статья: Космический телескоп

Космический телескоп или космическая обсерватория — это телескоп в космическом пространстве, используемый для наблюдения за астрономическими объектами. Космические телескопы избегают фильтрации и искажения электромагнитного излучения наблюдаемого ими , а также светового загрязнения , с которым сталкиваются наземные обсерватории . Они делятся на два типа: спутники, которые составляют карту всего неба ( астрономические исследования ), и спутники, которые фокусируются на выбранных астрономических объектах или частях неба и за его пределами. Космические телескопы отличаются от спутников съемки Земли , которые направлены на Землю для получения спутниковых изображений , применяемых для анализа погоды , шпионажа и других видов сбора информации .

Лендеры

Основная статья: Посадочный модуль (космический корабль)

Аполлона -16 Расширенный лунный модуль , лунный посадочный модуль.

Посадочный модуль — это тип космического корабля, который совершает мягкую посадку на поверхность астрономического тела, отличного от Земли . Некоторые спускаемые аппараты, такие как Philae и лунный модуль «Аполлон» , приземляются полностью, используя запас топлива, однако многие спускаемые аппараты (и приземляющиеся на Землю космические корабли ) используют аэроторможение , особенно для более отдаленных пунктов назначения. Это предполагает, что космический корабль использует сжигание топлива, чтобы изменить свою траекторию, чтобы он прошел через атмосферу планеты (или луны). Сопротивление , вызванное столкновением космического корабля с атмосферой, позволяет ему замедлиться без использования топлива, однако это приводит к очень высоким температурам и поэтому требует наличия теплового экрана какого-либо .

Космические капсулы

Основная статья: Космическая капсула

Космические капсулы — это тип космического корабля, который может хотя бы один раз вернуться из космоса. Они имеют тупую форму, обычно не содержат намного больше топлива, чем необходимо, и не обладают крыльями, в отличие от космических самолетов . Это простейшая форма восстанавливаемых космических кораблей, поэтому они наиболее часто используются. Первой такой капсулой была капсула «Восток» , построенная Советским Союзом, на которой находился первый человек, побывавший в космосе, Юрий Гагарин . Другие примеры включают капсулы «Союз» и «Орион» , построенные Советским Союзом и НАСА соответственно.

Космические самолеты

Основная статья: Космический самолет

«Колумбия» Посадка орбитального корабля

Космические самолеты — это космические корабли, построенные по форме самолетов и функционирующие как самолеты . Первым примером такого рода стал космический самолет North American X-15 , который в 1960-х годах совершил два полета с экипажем на высоту более 100 километров (62 мили). Этот первый космический корабль многоразового использования был запущен по суборбитальной траектории 19 июля 1963 года.

Первым многоразовым орбитальным космическим самолетом стал орбитальный корабль «Спейс Шаттл» . Первый орбитальный аппарат, полетевший в космос, космический корабль « Колумбия» , был запущен США в 20-ю годовщину полета Юрия Гагарина , 12 апреля 1981 года. В эпоху «Шаттлов» было построено шесть орбитальных кораблей, все из которых летали в атмосфере и пять из которых летали в космос. «Энтерпрайз» использовался только для испытаний на заход на посадку и посадку: он запускался с задней части Боинга 747 SCA и планировал до полной посадки на авиабазе Эдвардс в Калифорнии . Первым космическим шаттлом, полетевшим в космос, был «Колумбия» , за ним последовали «Челленджер» , «Дискавери» , «Атлантис» и «Индевор» . «Индевор» был построен для замены «Челленджера» в , потерянного январе 1986 года. «Колумбия» распалась во время входа в атмосферу в феврале 2003 года.

Первым автономным многоразовым космическим самолетом стал «Буран» шаттл класса , запущенный СССР 15 ноября 1988 года, правда, он совершил всего один полет и то без экипажа. Этот космический самолет был спроектирован для экипажа и сильно напоминал американский космический шаттл, хотя в его десантируемых ускорителях использовалось жидкое топливо, а главные двигатели располагались в основании того, что должно было стать внешним баком американского шаттла. Отсутствие финансирования, осложненное распадом СССР , помешало дальнейшим полетам «Бурана». Впоследствии «Спейс шаттл» был модифицирован, чтобы обеспечить возможность автономного входа в атмосферу в случае необходимости.

Согласно «Видению освоения космоса» , «Спейс шаттл» был выведен из эксплуатации в 2011 году, главным образом из-за его старости и высокой стоимости программы, достигающей более миллиарда долларов за полет. Роль пилотируемого корабля "Шаттл" будет заменена SpaceX от Dragon 2 SpaceX и Boeing от CST-100 Starliner . Первый пилотируемый полет Dragon 2 состоялся 30 мая 2020 года. Роль Шаттла в транспортировке тяжелых грузов будет заменена одноразовыми ракетами, такими как космическая система запуска и ракета ULA . Vulcan , а также коммерческими ракетами-носителями

Scaled Composites компании SpaceShipOne представлял собой суборбитальный космический самолет многоразового использования, на котором пилоты Майк Мелвилл и Брайан Бинни совершали последовательные полеты в 2004 году и выиграли премию Ansari X Prize . Компания Spaceship построила преемника SpaceShipTwo . Флот SpaceShipTwos, которым управляет Virgin Galactic, планировал начать многоразовый частный космический полет с платными пассажирами в 2014 году, но был отложен после крушения VSS Enterprise .

Космический шаттл

Основная статья: Космический шаттл

Американский космический шаттл совершил 135 полетов с 1981 по 2011 год, поддерживая Мир , космический телескоп Хаббл и Международную космическую станцию . ( «Колумбии » На фото показан первый запуск с белым внешним баком)

« Спейс шаттл» — устаревшая многоразовая низкоорбитальная система запуска. Он состоял из двух твердотопливных ускорителей многоразового использования , которые приземлялись на парашюте, были подняты в море и были самыми мощными ракетными двигателями, когда-либо созданными, пока их не заменили двигатели ракеты НАСА SLS с стартовой тягой 2 800 000 фунтов силы (12 МН). ), которое вскоре увеличилось до 3 300 000 фунтов-сил (15 МН) на ускоритель, и питались комбинацией PBAN и APCP , орбитальным аппаратом космического корабля "Шаттл" с тремя RS-25 двигателями , в которых использовалась комбинация жидкого кислорода и жидкого водорода , а также ярко-оранжевым одноразовым внешним баком космического корабля "Шаттл ", из которого были получены двигатели RS-25. их топливо. НАСА Орбитальный аппарат представлял собой космический самолет, который был запущен в Космическом центре Кеннеди и приземлился в основном на посадочной площадке шаттла , которая является частью Космического центра Кеннеди. Вторая стартовая площадка, Ванденбергский космический стартовый комплекс 6 в Калифорнии , была модернизирована, чтобы ее можно было использовать для запуска шаттлов, но она так и не использовалась. Система запуска могла поднять около 29 тонн (64 000 фунтов) на восточную низкую околоземную орбиту . Каждый орбитальный аппарат весил примерно 78 тонн (172 000 фунтов), однако разные орбитальные аппараты имели разный вес и, следовательно, полезную нагрузку: Колумбия была самым тяжелым орбитальным аппаратом, а Челленджер был легче, чем Колумбия, но все же тяжелее трех других. Конструкция орбитального корабля в основном состояла из алюминиевого сплава. На орбитальном корабле было семь мест для членов экипажа, хотя на Запуск STS-61-A состоялся с экипажем из 8 человек на борту. Орбитальные аппараты имели отсеки для полезной нагрузки шириной 4,6 метра (15 футов) и длиной 18 метров (59 футов), а также были оснащены системой CanadaArm1 длиной 15,2 метра (50 футов) , модернизированная версия которой используется на Международной космической станции . Тепловой экран (или система тепловой защиты ) орбитального корабля, используемый для защиты его от экстремальных уровней тепла при входе в атмосферу и холода космоса, состоял из разных материалов в зависимости от веса и степени нагрева определенной области на шаттле. получит во время входа в атмосферу, которая варьировалась от более 2900 ° F (1600 ° C) до менее 700 ° F (370 ° C). Орбитальный аппарат управлялся вручную, хотя еще во время эксплуатации шаттла была добавлена ​​автономная система посадки. У него была система маневрирования на орбите, известная как Система орбитального маневрирования, в которой использовались гиперголические топлива монометилгидразин (ММГ) и тетроксид динитрогена , которые использовались для вывода на орбиту, изменения орбит и спуска с орбиты.

Восстановление орбитальных аппаратов и твердотопливных ракетных ускорителей после полета было очень сложным, дорогим и медленным. Наименьшее время между приземлением и повторным полетом космического корабля " Атлантис" составило 54 дня .

Основная статья: Критика программы космических шаттлов

Хотя целью шаттла было резко снизить затраты на запуск, он этого не сделал и в итоге оказался намного дороже, чем аналогичные одноразовые пусковые установки. Это произошло из-за дорогостоящих затрат на ремонт и израсходования внешнего бака. После того, как произошла посадка, SRB и многие части орбитального корабля пришлось разобрать для проверки, что было долгим и трудным занятием. Кроме того, двигатели РС-25 приходилось заменять каждые несколько полетов. Каждая из плиток теплозащиты должна была располагаться в одной конкретной области орбитального корабля, что еще больше увеличивало сложность. Вдобавок к этому, шаттл представлял собой довольно опасную систему с хрупкими теплозащитными плитками, некоторые из которых были настолько хрупкими, что их можно было легко соскрести вручную, поскольку они часто повреждались во многих полетах. После 30 лет эксплуатации с 1981 по 2011 год и 135 полетов шаттл был выведен из эксплуатации из-за затрат на содержание шаттлов, а три оставшихся орбитальных аппарата (два других были уничтожены в результате аварий) были подготовлены к выставлению в музеях.

Другое

Некоторые космические корабли не особенно хорошо вписываются ни в одну из общих категорий космических кораблей. Это список этих космических кораблей.

Космический корабль SpaceX

Основная статья: SpaceX Starship (космический корабль)

Starship — космический корабль и вторая ступень. разрабатывается американской аэрокосмической компанией SpaceX . Расположенный на ракете-носителе Super Heavy , он образует одноименный Starship сверхтяжелый космический корабль . Космический корабль предназначен для перевозки экипажа и грузов в различные пункты назначения, включая околоземную орбиту, Луну, Марс и, возможно, за ее пределы. Он предназначен для обеспечения длительных межпланетных полетов экипажем до 100 человек. Он также будет способен осуществлять перевозки из пункта в пункт на Земле, что позволит добраться в любую точку мира менее чем за час. Кроме того, космический корабль будет использоваться для дозаправки других кораблей Starship, чтобы они могли выйти на более высокие орбиты и в другие космические пункты назначения. Илон Маск потребуется 8 запусков , генеральный директор SpaceX, подсчитал в своем твите, что для полной дозаправки звездолета на низкой околоземной орбите , экстраполируя это из полезной нагрузки звездолета на орбиту и количества топлива, содержащегося в полностью заправленном звездолете. Чтобы приземлиться на тела без атмосферы, такие как Луна, Starship запустит свои двигатели и двигатели, чтобы замедлиться.

продления

Основная статья: Автомобиль расширения миссии

Mission Extension Vehicle — это роботизированный космический корабль, предназначенный для продления срока службы другого космического корабля. Он работает путем стыковки с целевым космическим кораблем, а затем корректировки его ориентации или орбиты. Это также позволяет ему спасти спутник, находящийся на неправильной орбите, используя собственное топливо для перевода цели на правильную орбиту. В настоящее время проектом управляет компания Northrop Grumman Innovation Systems. По состоянию на 2023 год запущено 2. Первый из них был запущен на ракете «Протон» 9 октября 2019 года и встретился с Intelsat-901 25 февраля 2020 года. Он останется на спутнике до 2025 года, прежде чем спутник будет переведен на последнюю кладбищенскую орбиту и аппарат встретится с ним. еще один спутник. Другой был запущен на ракете Ariane 5 15 августа 2020 года.

Подсистемы

Основная статья: Астрионика

космического корабля Система астроники включает в себя различные подсистемы в зависимости от профиля миссии. Подсистемы космического корабля монтируются на спутниковой шине и могут включать в себя определение ориентации и управление (называемые по-разному ADAC, ADC или ACS), наведение, навигацию и управление (GNC или GN&C), связь (связь), управление командами и данными (CDH или C&DH). ), мощность (EPS), терморегуляция (TCS), двигательная установка и конструкции. К шине обычно прикрепляют полезную нагрузку .

Жизнеобеспечение

Космический корабль, предназначенный для полета человека в космос, должен также включать в себя систему жизнеобеспечения экипажа.

Двигатели системы управления реакцией на передней части американского космического корабля "Шаттл"

Контроль отношения

Космическому кораблю необходима подсистема управления ориентацией, чтобы правильно ориентироваться в пространстве и правильно реагировать на внешние крутящие моменты и силы. Здесь могут использоваться реактивные колеса или небольшие ракетные двигатели. Подсистема контроля высоты состоит из датчиков и исполнительных механизмов , а также алгоритмов управления. Подсистема управления ориентацией обеспечивает правильное наведение на научную цель, направление солнца для подачи питания на солнечные батареи и направление земли для связи.

ГНК

Наведение означает расчет команд (обычно выполняемых подсистемой CDH), необходимых для направления космического корабля туда, где он должен находиться. или положения космического корабля Навигация означает определение элементов орбиты . Управление означает корректировку траектории космического корабля в соответствии с требованиями миссии.

Команды и обработка данных

Подсистема C&DH получает 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 данные для хранения в регистраторе данных или передачи на Землю через подсистему связи. Другие функции CDH включают поддержание часов космического корабля и мониторинг состояния.

Дополнительная информация: Бортовая обработка данных.

Коммуникации

Космические корабли, как роботизированные , так и пилотируемые , имеют различные системы связи для связи с наземными станциями и для межспутникового обслуживания . Технологии включают космическую радиостанцию ​​и оптическую связь. Кроме того, некоторые полезные нагрузки космических кораблей предназначены специально для связи «земля-земля» с использованием приемника/ретранслятора . электронных технологий

Власть

Космическому кораблю необходима подсистема выработки и распределения электроэнергии для питания различных подсистем космического корабля. Для космических кораблей, находящихся вблизи Солнца , солнечные панели часто используются для выработки электроэнергии. Космический корабль, предназначенный для работы в более отдаленных местах, например, на Юпитере , может использовать радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ) для выработки электроэнергии. Электрическая энергия передается через оборудование для кондиционирования питания, прежде чем она пройдет 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 электропитания в периоды, когда основное питание недоступно, например, когда космический корабль на низкой околоземной орбите затмевается Землей .

Термоконтроль

Космический корабль должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать транзит через атмосферу Земли и космическую среду . Они должны работать в вакууме с потенциальной температурой в пределах сотен градусов Цельсия, а также (в случае входа в атмосферу) в присутствии плазмы. Требования к материалам таковы, что используются либо высокая температура плавления, либо материалы низкой плотности, такие как бериллий и армированный углерод-углерод , либо (возможно, из-за меньших требований к толщине, несмотря на его высокую плотность) вольфрам или абляционные углерод-углеродные композиты. В зависимости от профиля миссии космическому кораблю также может потребоваться работать на поверхности другого планетарного тела. Подсистема терморегулирования может быть пассивной, в зависимости от выбора материалов с определенными радиационными свойствами. Активный термоконтроль использует электрические нагреватели и некоторые исполнительные механизмы, такие как жалюзи, для управления диапазонами температур оборудования в определенных диапазонах.

Движение космического корабля

Космический корабль может иметь или не иметь двигательную подсистему, в зависимости от того, требует ли профиль миссии двигательной установки. Космический корабль «Свифт» — пример космического корабля, не имеющего двигательной подсистемы. Однако, как правило, космические корабли на низкой околоземной орбите включают в себя двигательную подсистему для корректировки высоты (маневров выравнивания сопротивления) и наклонения маневров регулировки . Двигательная установка также необходима для космических кораблей, выполняющих маневры по управлению импульсом. Компоненты традиционной подсистемы двигательной установки включают топливо, баки, клапаны, трубы и подруливающие устройства . Система терморегулирования взаимодействует с подсистемой двигательной установки, отслеживая температуру этих компонентов, а также осуществляя предварительный подогрев баков и двигателей 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 выдерживать нагрузки, возникающие при входе в атмосферу другого планетарного тела и приземлении на поверхность другого планетарного тела.

Полезная нагрузка

Полезная нагрузка зависит от миссии космического корабля и обычно рассматривается как часть космического корабля, «которая оплачивает счета». Типичная полезная нагрузка может включать научные инструменты ( , камеры , телескопы или детекторы частиц например ), груз или человеческий экипаж .

Наземный сегмент

Основная статья: Наземный сегмент

Наземный сегмент , хотя технически и не является частью космического корабля, жизненно важен для его работы. Типичные компоненты наземного сегмента, используемые во время обычных операций, включают в себя объект управления полетом, где группа управления полетами осуществляет операции с космическим кораблем, центр обработки и хранения данных, наземные станции для передачи сигналов на космический корабль и приема сигналов от него, а также Сеть передачи голоса и данных для соединения всех элементов миссии.

Ракета-носитель

Ракета -носитель выводит космический корабль с поверхности Земли через атмосферу на орбиту , точная орбита зависит от конфигурации миссии. Ракета-носитель может быть одноразовой или многоразовой . В одноступенчатой ​​орбитальной ракете ракету можно рассматривать как космический корабль.

Записи

Самый быстрый космический корабль

• Parker Solar Probe (оценочная скорость 343 000 км/ч или 213 000 миль в час при первом приближении Солнца, в конечном перигелии достигнет 700 000 км/ч или 430 000 миль в час)
• Гелиос I и II Солнечные зонды (252 792 км/ч или 157 078 миль в час)

Самый дальний космический корабль от Солнца

• «Вояджер-1» на расстоянии 156,13 а.е. по состоянию на апрель 2022 года, движется наружу со скоростью около 3,58 а.е. в год (61 100 км/ч; 38 000 миль в час)
• Пионер-10 на расстоянии 122,48 а.е. по состоянию на декабрь 2018 года, движется наружу со скоростью около 2,52 а.е. в год (43000 км/ч; 26700 миль в час)
• «Вояджер-2» на расстоянии 122,82 а.е. по состоянию на январь 2020 года, движется наружу со скоростью около 3,24 а.е. в год (55300 км/ч; 34400 миль в час)
• Пионер-11 на расстоянии 101,17 а.е. по состоянию на декабрь 2018 года, движется наружу со скоростью около 2,37 а.е. в год (40 400 км / ч; 25 100 миль в час)

См. также

• Астрионика
• Коммерческий космонавт
• Летающая тарелка
• Список пилотируемых космических кораблей
• Список вымышленных космических кораблей
• Частный космический полет
• Конструкция космического корабля
• Исследование космоса
• Космический запуск
• Космический костюм
• Список рекордов космических полетов
• Звездолет
• Хронология исследования Солнечной системы
• История освоения космоса США на марках США

Ссылки

Источники

• Найт, Уилл (23 января 2006 г.). «Обшивка космического корабля «заживляет» сама себя» . Новый учёный . Проверено 11 февраля 2008 г.
• Вертц, Джеймс; Ларсон, Уайли Дж. (1999). Анализ и проектирование космических миссий (3-е изд.). Торранс, Калифорния: Микрокосм. ISBN  978-1-881883-10-4 .

Внешние ссылки

• НАСА: Миссии космических кораблей по космическим наукам, заархивированные 8 ноября 2005 г. в Wayback Machine.
• Форма запроса космического корабля в главном каталоге NSSDC
• Ранняя история космических кораблей
• Учебное пособие по основам космических полетов от Лаборатории реактивного движения/Калифорнийского технологического института.
• Международный музей космических полетов