16:57 2024-02-08
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ O nouă generație de avioane spațiale profită de cele mai noi tehnologii
_ Un nou generația de avioane spațiale profită de cele mai noi tehnologii
Naveta spațială a NASA a operat pe orbita joasă a Pământului timp de 30 de ani înainte de retragerea sa în 2011. Cu toate acestea, înlocuitorul agenției spațiale americane pentru acest vehicul, Orion, a revenit. la designul capsulei conice familiar din misiunile Apollo. Acest lucru se datorează faptului că NASA a intenționat ca această navă mai nouă să fie folosită pentru explorarea țintelor din spațiul profund, cum ar fi Luna.
Dar în ultimii ani, am observat o revenire a designului avionului spațial. Din 2010, Forțele Spațiale ale SUA (și anterior Forțele Aeriene ale SUA) lansează un avion spațial robotizat numit X-37B pe orbita joasă a Pământului în misiuni clasificate. China are propriul avion spațial militar numit Shenlong.
Anul acesta ar putea avea loc un zbor de testare al companiei Sierra Space's Dream Chaser — primul avion spațial comercial capabil de zbor orbital. Dacă totul merge bine, vehiculul ar putea fi folosit pentru a realimenta Stația Spațială Internațională (ISS) cu marfă și, în cele din urmă, cu echipaj.
Avioanele spațiale pot zbura sau aluneca în atmosfera Pământului și pot ateriza pe piste, în loc să utilizeze parașute pentru a ateriza în apă sau pe teren plat ca niște capsule. Ele sunt, de asemenea, mai manevrabile pe măsură ce nava spațială reintră în atmosferă, mărind zona suprafeței Pământului unde este posibilă aterizarea dintr-un anumit punct de reintrare.
Avioanele spațiale permit, de asemenea, o traiectorie de zbor mai blândă, dar mai lungă în timpul re. -intrare și o aterizare mai moale, care este mai ușor pentru echipaj și marfă decât capsulele, care pot ateriza cu o lovitură. De asemenea, o pistă permite echipajelor de sprijin la sol și infrastructurii să fie pregătite la locul de aterizare.
Dar avioanele spațiale sunt mai complexe și mai grele decât o capsulă echivalentă. Forma corpului înaripat reprezintă o provocare specială pentru proiectarea sistemelor de protecție termică (TPS) - materialele rezistente la căldură care protejează ambarcațiunea de temperaturile arzătoare la reintrare. Aceste costuri suplimentare înseamnă că nu este practic să proiectați un avion spațial pentru un singur zbor. Ele trebuie folosite din nou și din nou pentru a fi viabile.
A existat interes pentru avioanele spațiale încă din primele zile ale zborului spațial uman. Un proiect de avion spațial militar numit Dyna-Soar a fost început în SUA în 1957, apoi a fost anulat imediat după începerea construcției. Vehiculul a fost sofisticat pentru vremea lui, construit dintr-un aliaj metalic capabil să reziste la temperaturi ridicate și având în față un scut termic care putea fi detașat după întoarcerea din spațiu, astfel încât pilotul să poată vedea clar în timp ce ateriza.
Naveta spațială, care a intrat în funcțiune în 1981, a fost primul avion spațial operațional. Trebuia să se lanseze mai des decât a făcut-o și să aibă o mai mare reutilizare, dar s-a dovedit că era necesară o renovare extinsă între lansări. Totuși, a demonstrat capacitatea de a returna astronauții și mărfurile mari de pe orbită.
Alte agenții spațiale au investit în anii 1980 și 1990, în Europa, cu avionul spațial Hermes și Japonia, cu vehiculul HOPE. Ambele programe au fost anulate în mare parte din cauza costurilor. Uniunea Sovietică și-a dezvoltat propriul vehicul asemănător unei navete numit Buran, care a zburat cu succes în spațiu o dată în 1988. Programul a fost anulat după prăbușirea Uniunii Sovietice.
Avioanele spațiale au cerințe specifice pentru partea finală a călătoriile lor — pe măsură ce se întorc din spațiu. În timpul reintrării în atmosferă, ele sunt încălzite la peste o mie de grade Celsius în timp ce călătoresc cu viteze hipersonice de peste șapte kilometri pe secundă - de peste 20 de ori viteza sunetului. Un design cu nasul tocit (unde marginea navei spațiale este rotunjită) este o formă ideală, deoarece reduce acumularea de căldură în partea cea mai din față a vehiculului.
Chiar și așa, temperaturile așteptate cu care se confruntă ambarcațiunea pot fi încă de până la 1600°C, necesitând un sistem de protecție termică în exteriorul vehiculului. Naveta spațială TPS a inclus plăci ceramice care erau deosebit de rezistente la căldură și o matrice carbon-carbon întărită care era capabilă să reziste la temperaturi de până la 2400°C.
Pierderea navetei Columbia în timpul reintrarii în 2003, care a cauzat moartea a șapte astronauți, a fost rezultatul unei breșe în TPS pe marginea de față a aripii. Acest lucru a rezultat din cauza unei bucăți de spumă izolatoare care a zburat de pe rezervorul extern al navetei în timpul lansării lui Columbia și a lovit aripa.
Această problemă a spumei a fost recurentă cu naveta din cauza modului în care s-a lansat pe partea propulsorului extern. rezervor. Dar modelele mai noi de avioane spațiale vor zbura deasupra rachetelor convenționale, unde căderea spumei nu este o problemă.
Un TPS eficient rămâne vital pentru succesul viitor al avioanelor spațiale, la fel ca și sistemele care monitorizează performanța TPS în timp real.
În prezent, există două avioane spațiale în funcțiune, unul chinez și unul american, care pot ajunge pe orbită. Sunt disponibile puține informații despre Shenlong din China, dar X-37B al armatei americane este mai cunoscut. Cântărind aproape cinci tone la lansare, vehiculul de nouă metri lungime, fără echipaj, este lansat folosind o rachetă convențională și aterizează autonom pe o pistă la sfârșitul misiunii sale.
TPS-ul lui X-37B folosește plăci similare. la naveta de pe suprafața inferioară cu o alternativă mai ieftină la carbon-carbon armat numită Tufroc, dezvoltată pentru X37B, pe nas și pe marginile anterioare.
Li se va alătura în curând Dream Chaser, care a fost dezvoltat de companie pentru a transporta atât mărfuri, cât și astronauți, dar NASA vrea să-și demonstreze siguranța înainte de a transporta oameni, folosindu-l pentru a transporta mărfuri la stația spațială mai întâi. Capacitatea de a returna la suprafață mărfuri relativ fragile din cauza unei aterizări mai blânde este o capacitate cheie. Plăcile care protejează Dream Chaser sunt fabricate din silice și fiecare are o formă unică, potrivită cu zona de pe vehiculul pe care sunt proiectate să o protejeze.
Există un interes continuu pentru avioanele spațiale datorită capacității lor de a returna echipajul. și mărfuri către o pistă. Cererea pentru această capacitate este limitată acum. Dar dacă costurile lansării în spațiu continuă să scadă și o expansiune a industriei în spațiu crește cererea, acestea vor deveni o alternativă din ce în ce mai viabilă la capsule.
Pe termen lung, există și potențial pentru avioane spațiale capabile să ajungă pe orbită. după ce a decolat de pe o pistă. Provocările dezvoltării acestor vehicule cu o singură etapă pe orbită (SSTO) sunt considerabile. Cu toate acestea, concepte precum vehiculul Skylon duc la dezvoltări tehnice care ar putea susține în cele din urmă dezvoltarea unei nave SSTO.
Pentru viitorul apropiat, avioanele spațiale par promițătoare din următoarele motive: noi tehnici de proiectare, materiale îmbunătățite pentru TPS, instrumente avansate de modelare și simulare pe computer pentru optimizarea diferitelor aspecte ale parametrilor de proiectare și zbor și îmbunătățiri continue ale sistemelor de propulsie.
Având în vedere că mai multe guverne, agenții spațiale și companii private din întreaga lume investesc masiv în cercetarea avioanelor spațiale. și dezvoltare, am putea vedea un viitor în care zborurile cu aceste vehicule devin obișnuite.
Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.
Comentarii:
Adauga Comentariu