|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Космічні кораблі багаторазового використання Шаттл та Буран. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Спейс Шаттл або просто Шаттл (англ. Space Shuttle – "космічний човник") – американський багаторазовий транспортний космічний корабель. Шаттли використовувалися в рамках НАСА державної програми "Космічна транспортна система" (Space Transportation System, STS). Передбачалося, що шатли "снуватимуть, як човники" між навколоземною орбітою та Землею, доставляючи корисні вантажі в обох напрямках.
Програма створення шатлів розроблялася компанією North American Rockwell за дорученням НАСА з 1971 року. При створенні системи використовувався ряд технічних рішень для місячних модулів програми "Аполлон" 1960-х років: експерименти з твердопаливними прискорювачами, системами їхнього відділення та отримання палива із зовнішнього бака. Усього було збудовано п'ять шатлів (два з них загинули в катастрофах) та один прототип. Польоти в космос здійснювалися з 12 квітня 1981 року до 21 липня 2011 року. Поки космічні запуски були рідкісними, питання вартості ракет-носіїв особливої уваги до себе не привертало. Але в міру освоєння космосу він став набувати дедалі більшого значення. Вартість ракети-носія в загальній вартості запуску космічного апарату буває різною. Якщо носій серійний, а космічний апарат, який він запускає, унікальний, вартість носія – близько 10 відсотків загальної вартості запуску. Якщо космічний апарат серійний, а носій унікальний – до 40 відсотків та більше. Висока вартість космічного транспортування пояснюється тим, що ракета-носій застосовується один раз. Супутники та космічні станції працюють на орбіті або в міжпланетному просторі, приносячи певний науковий чи господарський результат, а щаблі ракети, що мають складну конструкцію та дороге обладнання, згоряють у щільних шарах атмосфери. Природно, постало питання про зниження вартості космічних запусків за рахунок повторного запуску ракет-носіїв. Існує багато проектів таких систем. Один із них – космічний літак. Це крилата машина, яка, подібно до повітряного лайнера, злітала б з космодрому і, доставивши корисний вантаж на орбіту (супутник або космічний корабель), поверталася б на Землю. Але створити такий літак поки що неможливо, головним чином через необхідне співвідношення мас корисного вантажу та повної маси машини. Економічно невигідними або важкоздійснюваними виявлялися і багато інших схем літальних апаратів багаторазового використання. Проте в США таки взяли курс на створення космічного корабля багаторазового використання. Багато фахівців були проти такого дорогого проекту. Але його підтримав Пентагон. Розробка системи "Спейс Шаттл" ("космічний човник") почалася в США в 1972 році. В її основу було покладено концепцію космічного літального апарату багаторазового використання, призначеного для виведення на навколоземні орбіти штучних супутників та інших об'єктів. Космічний літальний апарат "Шаттл" є зв'язкою з пілотованого орбітального ступеня, двох твердопаливних ракетних прискорювачів і великого паливного бака, розташованого між цими прискорювачами. Стартує "Шаттл" вертикально за допомогою двох твердопаливних прискорювачів (діаметр кожного 3,7 метра), а також рідинних ракетних двигунів орбітального ступеня, які живляться паливом (рідкий водень та рідкий кисень) від великого паливного бака. Твердопаливні прискорювачі працюють лише на початковій ділянці траєкторії. Час їхньої роботи трохи більше двох хвилин. На висоті 70-90 кілометрів прискорювачі відокремлюються, спускаються на парашутах на воду, в океан, і буксируються до берега, щоб після відновлювального ремонту та зарядки паливом використовувати їх знову. При виході на орбіту паливний бак (діаметром 8,5 метра та довжиною 47 метрів) скидається та згоряє у щільних шарах атмосфери.
Найскладніший елемент комплексу – орбітальний ступінь. Вона нагадує ракетний літак із трикутним крилом. Крім двигунів, у ній розміщені кабіна екіпажу та вантажний відсік. Орбітальний ступінь здійснює сходження з орбіти як звичайний космічний апарат і здійснює посадку без тяги, тільки за рахунок підйомної сили стрілоподібного крила малого подовження. Крило дозволяє орбітальному ступеню здійснювати певний маневр як за дальністю, так і за курсом і в кінцевому підсумку проводити посадку на спеціальну бетонну смугу. Посадкова швидкість ступеня при цьому набагато вища, ніж у будь-якого винищувача - близько 350 кілометрів на годину. Корпус орбітального ступеня повинен витримувати температуру 1600 градусів за Цельсієм. Теплозахисне покриття складається з 30922 XNUMX силікатних плиток, приклеєних до фюзеляжу і щільно підігнаних один до одного. Космічний літальний апарат "Шаттл" - свого роду компроміс і в технічному, і економічному відношенні. Максимальний корисний вантаж, що доставляється "Шаттлом" на орбіту - від 14,5 до 29,5 тонни, а його стартова маса - 2000 тонн, тобто корисне навантаження становить всього 0,8-1,5 відсотка від повної маси заправленого корабля. У той же час цей показник для звичайної ракети при тому ж корисному вантажі складає 2-4 відсотки. Якщо взяти як показник ставлення корисного вантажу до ваги конструкції, без урахування палива, то перевага на користь звичайної ракети ще більше зросте. Така плата за можливість хоча б частково використати повторно конструкції космічного апарату. Один із творців космічних кораблів та станцій, льотчик-космонавт СРСР, професор К.П. Феоктистів так оцінює економічну ефективність "Шаттлов": "Що й казати, створити економічну транспортну систему непросто. Деяких фахівців в ідеї "Шаттла" бентежить ще й наступне. Згідно з економічними розрахунками він виправдовує себе приблизно при 40 польотах на рік на один зразок. Виходить , Що на рік тільки один "літак", щоб виправдати свою споруду, повинен виводити на орбіту близько тисячі тонн різних вантажів.З іншого боку, має місце тенденція до зниження ваги космічних апаратів, збільшення тривалості їх активного життя на орбіті і взагалі зниження кількості апаратів, що запускаються, за рахунок вирішення кожним з них комплексу завдань».
З точки зору ефективності створення транспортного корабля багаторазового використання такої великої вантажопідйомності, справа передчасна. Забезпечувати орбітальні станції набагато вигідніше за допомогою автоматичних транспортних кораблів типу "Прогрес". Без прямої підтримки Пентагону проект навряд чи вдалося довести до стадії польотних експериментів. На самому початку проекту при штабі ВПС США було засновано комітет із використання корабля "Шаттл". Було ухвалено рішення про будівництво стартового майданчика для човникового корабля на базі ВПС Ванденберг у Каліфорнії, з якого здійснюються запуски космічних апаратів військового призначення. Військові замовники планували використовувати "Шаттл" для виконання широкої програми розміщення в космосі розвідувальних супутників, систем радіолокаційного виявлення та наведення на мету бойових ракет, для пілотованих розвідувальних польотів, створення космічних командних постів, орбітальних платформ з лазерною зброєю, для "інспекції" космічних об'єктів та доставки їх на Землю. Корабель "Шаттл" також розглядався як одна з ключових ланок загальної програми створення космічної лазерної зброї. Так, уже у першому польоті екіпаж корабля "Колумбія" виконував завдання військового характеру, пов'язане з перевіркою надійності прицільного пристрою для лазерної зброї. Розміщений на орбіті лазер повинен точно наводитись на ракети, віддалені від нього на сотні та тисячі кілометрів. З початку 1980-х років ВПС США готували низку несекретних експериментів на полярній орбіті з метою розробки перспективної апаратури для стеження за об'єктами, що рухаються у повітряному та безповітряному просторі. Катастрофа " Челленджера " 28 січня 1986 року внесла корективи у розвиток космічних програм США. "Челленджер" пішов у свій останній політ, паралізувавши всю американську космічну програму. Поки "Шатлі" стояли на приколі, співпраця НАСА з міністерством оборони опинилася під питанням. ВПС фактично розпустили свою групу астронавтів. Змінився і склад військово-наукової місії, що отримала назву СТС-39 і перенесена на мис Канаверал. Строки наступного польоту неодноразово відсувалися. Програма відновилася лише 1990 року. З того часу "Шатлі" регулярно здійснювали космічні польоти. Вони брали участь у ремонті телескопа "Хаббл", польотах на станцію "Мир", будівництві МКС. На час відновлення польотів "Шаттлов" у СРСР вже був готовий корабель багаторазового використання, який багато в чому перевершив американський. 15 листопада 1988 року нова ракета-носій "Енергія" вивела на навколоземну орбіту багаторазовий корабель "Буран". Він, зробивши два витки навколо Землі, ведений диво-автоматами, гарно приземлився на бетонну смугу посадку Байконура, ніби рейсовий лайнер "Аерофлоту".
Ракета-носій "Енергія" - базова ракета цілої системи ракет-носіїв, що утворюються поєднанням різної кількості уніфікованих модульних щаблів та здатних виводити в космос апарати масою від 10 до сотень тонн! Її основу, стрижень, становить другий ступінь. Її висота – 60 метрів, діаметр – близько 8 метрів. На ній встановлено чотири рідинні ракетні двигуни, що працюють на водні (пальне) і кисні (окислювач). Тяга кожного такого двигуна біля Землі - 1480 кН. Навколо другого ступеня біля її основи пристиковані попарно чотири блоки, що утворюють перший ступінь ракети-носія. На кожному блоці встановлений найпотужніший у світі чотирикамерний двигун РД-170 тягою 7400 кН у Землі. "Пакет" блоків першого та другого ступенів і утворює потужну, важку ракету-носій, що має стартову масу до 2400 тонн, що несе корисне навантаження 100 тонн. Загальна потяг її двигунів на початку польоту досягає 36000 кН. "Буран" має велику зовнішню схожість з американським "Шаттлом". Корабель побудований за схемою літака типу "безхвостка" з трикутним крилом змінної стріловидності, має аеродинамічні органи управління, що працюють при посадці після повернення в щільні шари атмосфери - кермо напряму та елевони. Він був здатний здійснювати керований спуск в атмосфері з бічним маневром до 2000 км. Довжина "Бурану" - 36,4 метра, розмах крила - близько 24 метри, висота корабля на шасі - понад 16 метрів. Стартова маса корабля - понад 100 тонн, у тому числі 14 тонн посідає паливо. У носовий відсік вставлена герметична цільнозварна кабіна для екіпажу та більшої частини апаратури для забезпечення польоту у складі ракетно-космічного комплексу, автономного польоту на орбіті, спуску та посадки. Об'єм кабіни – понад 70 кубічних метрів.
"Буран" у космосі При поверненні в щільні шари атмосфери найбільш теплонапружені ділянки поверхні корабля розжарюються до 1600 градусів, тепло, яке доходить безпосередньо до металевої конструкції корабля, не повинно перевищувати 150 градусів. Тому "Буран" відрізняв потужний тепловий захист, що забезпечує нормальні температурні умови для конструкції корабля при проходженні щільних шарів атмосфери під час посадки. Теплозахисне покриття з понад 38 тисяч плиток виготовлено зі спеціальних матеріалів: кварцове волокно, органічні високотемпературні волокна, частково матеріал на основі вуглецю. Керамічна броня має здатність акумулювати тепло, не пропускаючи його до корпусу корабля. Загальна маса цієї броні становила близько 9 тонн. Довжина вантажного відсіку Бурана - близько 18 метрів. У його великому вантажному відсіку міг розміститися корисний вантаж масою до 30 тонн. Туди можна було розмістити великогабаритні космічні апарати - великі супутники, блоки орбітальних станцій. Посадкова маса корабля – 82 тонни. "Буран" оснастили всіма необхідними системами та обладнанням як для автоматичного, так і для пілотованого польоту. Це і засоби навігації та управління, і радіотехнічні та телевізійні системи, і автоматичні пристрої регулювання теплового режиму, і система життєзабезпечення екіпажу, та багато іншого. Основна рухова установка, дві групи двигунів для маневрування розташовані в кінці хвостового відсіку та передньої частини корпусу. Зміни, що стали відзнаками системи "Енергія - Буран" від системи "Спейс Шаттл", мали такі результати: у системі "Енергія - Буран" багаторазовим елементом у першому польоті був лише сам орбітальний корабель, а блоки першого ступеня та центральний блок втрачалися у процесі запуску . З іншого боку, була створена універсальна транспортна космічна система, що дозволяла, на відміну від американців, виводити в космос не тільки "Буран", а й довільні важкі вантажі масою до 100 тонн, тоді США човник є невід'ємною частиною транспортної системи і вантаж обмежений 29,5 тоннами, причому через особливості центрування орбітального корабля жодного польоту з повним завантаженням так і не було здійснено. У США існували плани створення одноразової вантажної системи на базі Шаттла (Shuttle-C), але вони не були реалізовані. Автор: Муський С.А.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Спеціальні електроди для роботи акумуляторів під час морозу ▪ Комп'ютер для людей з вадами зору ▪ Проста гра покращує здібності дітей до математики
▪ розділ сайту Довідкові матеріали. Добірка статей ▪ стаття Жити стало краще, жити стало веселіше. Крилатий вислів ▪ стаття Хто при хрещенні дитини перевіряв температуру води в купелі термометром? Детальна відповідь ▪ стаття Ямсова квасоля. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Зволожувач повітря. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Чет-непар та таємниче складання монет. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page