LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Tàu con thoi Shuttle và Buran. Lịch sử phát minh và sản xuất Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta Tàu con thoi hay đơn giản là Tàu con thoi (tiếng Anh. Space Shuttle - “tàu con thoi”) là tàu vũ trụ vận tải có thể tái sử dụng của Mỹ. Các tàu con thoi được sử dụng như một phần của chương trình Hệ thống Vận tải Không gian (STS) của chính phủ NASA. Người ta hiểu rằng các tàu con thoi sẽ “chạy như tàu con thoi” giữa quỹ đạo Trái đất tầm thấp và Trái đất, phân phối tải trọng theo cả hai hướng.
Chương trình tàu con thoi được North American Rockwell thay mặt cho NASA phát triển từ năm 1971. Khi tạo ra hệ thống, một số giải pháp kỹ thuật đã được sử dụng cho các mô-đun mặt trăng của chương trình Apollo những năm 1960: thử nghiệm với máy gia tốc nhiên liệu rắn, hệ thống tách và nhận nhiên liệu từ bể chứa bên ngoài. Tổng cộng có năm tàu con thoi đã được chế tạo (hai trong số đó đã chết trong thảm họa) và một nguyên mẫu. Các chuyến bay vào vũ trụ được thực hiện từ ngày 12 tháng 1981 năm 21 đến ngày 2011 tháng XNUMX năm XNUMX. Trong khi các vụ phóng vào không gian rất hiếm xảy ra thì vấn đề giá thành của các phương tiện phóng không thu hút nhiều sự chú ý. Nhưng khi việc khám phá không gian tiến triển, nó bắt đầu trở nên ngày càng quan trọng. Chi phí của phương tiện phóng trong tổng chi phí phóng tàu vũ trụ là khác nhau. Nếu phương tiện phóng là nối tiếp và tàu vũ trụ mà nó phóng là duy nhất thì chi phí của phương tiện phóng là khoảng 10% tổng chi phí phóng. Nếu tàu vũ trụ là nối tiếp và tàu sân bay là duy nhất - lên tới 40% hoặc hơn. Chi phí vận chuyển không gian cao được giải thích là do phương tiện phóng chỉ được sử dụng một lần. Các vệ tinh và trạm vũ trụ hoạt động trên quỹ đạo hoặc trong không gian liên hành tinh, mang lại một kết quả khoa học hoặc kinh tế nhất định, còn các tầng tên lửa có thiết kế phức tạp và thiết bị đắt tiền sẽ bốc cháy trong các lớp khí quyển dày đặc. Đương nhiên, câu hỏi đặt ra là về việc giảm chi phí phóng vào không gian bằng cách phóng lại các phương tiện phóng. Có rất nhiều dự án của hệ thống như vậy. Một trong số đó là máy bay không gian. Đây là một cỗ máy có cánh, giống như một chiếc máy bay, sẽ cất cánh từ một sân bay vũ trụ và sau khi đưa một trọng tải vào quỹ đạo (vệ tinh hoặc tàu vũ trụ), sẽ quay trở lại Trái đất. Nhưng vẫn chưa thể tạo ra một chiếc máy bay như vậy, chủ yếu là do tỷ lệ yêu cầu giữa khối lượng tải trọng trên tổng khối lượng của xe. Nhiều thiết kế khác dành cho máy bay tái sử dụng cũng tỏ ra không mang lại lợi nhuận về mặt kinh tế hoặc khó thực hiện. Tuy nhiên, Hoa Kỳ vẫn đặt mục tiêu tạo ra một tàu vũ trụ có thể tái sử dụng. Nhiều chuyên gia đã phản đối một dự án tốn kém như vậy. Nhưng Lầu Năm Góc đã ủng hộ anh ta. Sự phát triển của hệ thống tàu con thoi bắt đầu ở Hoa Kỳ vào năm 1972. Nó dựa trên khái niệm về một tàu vũ trụ có thể tái sử dụng được thiết kế để phóng các vệ tinh nhân tạo và các vật thể khác vào quỹ đạo Trái đất thấp. Tàu con thoi bao gồm một tầng quỹ đạo có người lái, hai tên lửa đẩy rắn và một thùng nhiên liệu lớn nằm giữa các tên lửa đẩy. Tàu con thoi phóng thẳng đứng với sự hỗ trợ của hai tên lửa đẩy rắn (mỗi tên lửa có đường kính 3,7 mét), cũng như động cơ tên lửa quỹ đạo lỏng, được cung cấp nhiên liệu (hydro lỏng và oxy lỏng) từ một thùng nhiên liệu lớn. Tên lửa đẩy nhiên liệu rắn chỉ hoạt động ở phần đầu của quỹ đạo. Thời gian hoạt động của họ chỉ hơn hai phút. Ở độ cao 70-90 km, tên lửa đẩy được tách ra, nhảy dù xuống nước, xuống biển rồi kéo vào bờ để sau khi khôi phục và nạp lại nhiên liệu thì có thể sử dụng lại. Khi đi vào quỹ đạo, thùng nhiên liệu (đường kính 8,5 mét và dài 47 mét) bị vứt bỏ và đốt cháy trong các lớp khí quyển dày đặc.
Phần tử phức tạp nhất của phức hợp là giai đoạn quỹ đạo. Nó giống như một chiếc máy bay tên lửa có cánh hình tam giác. Ngoài động cơ, nó còn có buồng lái và khoang chở hàng. Giai đoạn quỹ đạo hoạt động giống như một tàu vũ trụ thông thường và hạ cánh mà không có lực đẩy, chỉ nhờ lực nâng của cánh xuôi có tỷ lệ khung hình thấp. Cánh cho phép giai đoạn quỹ đạo thực hiện một số thao tác cả trong phạm vi và hướng đi và cuối cùng hạ cánh trên một đường băng bê tông đặc biệt. Tốc độ hạ cánh của sân khấu cao hơn nhiều so với bất kỳ máy bay chiến đấu nào - khoảng 350 km một giờ. Cơ thể ở giai đoạn quỹ đạo phải chịu được nhiệt độ 1600 độ C. Lớp phủ bảo vệ nhiệt bao gồm 30922 viên gạch silicat được dán vào thân máy bay và gắn chặt với nhau. Tàu con thoi là một dạng thỏa hiệp cả về mặt kỹ thuật và kinh tế. Tải trọng tối đa mà Tàu con thoi đưa vào quỹ đạo là từ 14,5 đến 29,5 tấn và trọng lượng phóng của nó là 2000 tấn, tức là tải trọng chỉ bằng 0,8-1,5% tổng khối lượng của tàu vũ trụ được cung cấp nhiên liệu. Đồng thời, con số này đối với một tên lửa thông thường có cùng trọng tải là 2-4%. Nếu chúng ta lấy tỷ lệ tải trọng trên trọng lượng của kết cấu làm chỉ số mà không tính đến nhiên liệu, thì lợi thế nghiêng về tên lửa thông thường sẽ còn tăng lên nhiều hơn. Đây là cái giá phải trả cho cơ hội tái sử dụng ít nhất một phần cấu trúc tàu vũ trụ. Một trong những người tạo ra tàu vũ trụ và nhà ga, phi công-nhà du hành vũ trụ Liên Xô, giáo sư K.P. Feoktistov đánh giá hiệu quả kinh tế của Tàu con thoi như sau: "Không cần phải nói, việc tạo ra một hệ thống vận tải tiết kiệm là điều không hề dễ dàng. Một số chuyên gia cũng bối rối trước những nhận xét sau đây về ý tưởng Tàu con thoi. Theo tính toán kinh tế, nó tự biện minh cho mình với khoảng 40 chuyến bay." mỗi năm cho mỗi mẫu. Hóa ra, trong một năm chỉ có một "máy bay", để biện minh cho việc xây dựng nó, phải phóng khoảng một nghìn tấn hàng hóa khác nhau vào quỹ đạo. Mặt khác, có xu hướng giảm trọng lượng của tàu vũ trụ, tăng thời gian hoạt động của chúng trên quỹ đạo và nói chung là giảm số lượng phương tiện được phóng do mỗi phương tiện đó giải quyết một loạt nhiệm vụ.”
Từ quan điểm hiệu quả, việc tạo ra một con tàu vận tải có thể tái sử dụng với trọng tải lớn như vậy là quá sớm. Sẽ có lợi hơn nhiều khi cung cấp cho các trạm quỹ đạo với sự hỗ trợ của tàu vận tải tự động loại Progress... Ngày nay, chi phí cho một kg hàng hóa được đưa lên vũ trụ bằng Tàu con thoi là 25000 USD và bằng Proton - 5000 USD. Nếu không có sự hỗ trợ trực tiếp từ Lầu Năm Góc, dự án khó có thể được đưa đến giai đoạn bay thử nghiệm. Khi bắt đầu dự án, một ủy ban sử dụng Tàu con thoi đã được thành lập tại trụ sở của Lực lượng Không quân Hoa Kỳ. Người ta quyết định xây dựng bệ phóng cho tàu con thoi tại Căn cứ Không quân Vandenberg ở California, từ đó tàu vũ trụ quân sự được phóng. Các khách hàng quân sự dự định sử dụng Tàu con thoi để thực hiện một chương trình rộng rãi gồm triển khai các vệ tinh trinh sát trong không gian, hệ thống phát hiện và nhắm mục tiêu bằng radar cho tên lửa chiến đấu, cho các chuyến bay trinh sát có người lái, tạo ra các trạm chỉ huy không gian, bệ quỹ đạo với vũ khí laser, để “kiểm tra” người ngoài hành tinh trên quỹ đạo, các vật thể không gian và việc đưa chúng đến Trái đất. Tàu con thoi cũng được coi là một trong những mắt xích quan trọng trong chương trình tổng thể chế tạo vũ khí laser không gian. Do đó, ngay trong chuyến bay đầu tiên, phi hành đoàn tàu vũ trụ Columbia đã thực hiện một nhiệm vụ quân sự liên quan đến việc kiểm tra độ tin cậy của thiết bị ngắm cho vũ khí laser. Tia laser đặt trên quỹ đạo phải nhắm chính xác vào các tên lửa cách nó hàng trăm, hàng nghìn km. Từ đầu những năm 1980, Không quân Hoa Kỳ đã chuẩn bị một loạt thí nghiệm chưa được phân loại trên quỹ đạo cực với mục tiêu phát triển thiết bị tiên tiến để theo dõi các vật thể chuyển động trong không khí và không gian không có không khí. Thảm họa Challenger ngày 28/1986/39 đã tạo ra những điều chỉnh cho việc phát triển hơn nữa các chương trình không gian của Mỹ. Challenger đã thực hiện chuyến bay cuối cùng, làm tê liệt toàn bộ chương trình không gian của Mỹ. Trong khi các tàu con thoi được triển khai, sự hợp tác của NASA với Bộ Quốc phòng vẫn bị nghi ngờ. Lực lượng Không quân đã giải tán quân đoàn phi hành gia của mình một cách hiệu quả. Thành phần của phái đoàn khoa học-quân sự, được đặt tên là STS-XNUMX và được chuyển đến Cape Canaveral, cũng đã thay đổi. Ngày bay tiếp theo liên tục bị đẩy lùi. Chương trình chỉ được tiếp tục vào năm 1990. Kể từ đó, các tàu con thoi thường xuyên thực hiện các chuyến bay vào vũ trụ. Họ tham gia sửa chữa kính viễn vọng Hubble, các chuyến bay tới trạm Mir và xây dựng ISS. Vào thời điểm các chuyến bay của tàu con thoi được nối lại ở Liên Xô, một con tàu có thể tái sử dụng đã sẵn sàng, vượt trội hơn tàu của Mỹ về nhiều mặt. Vào ngày 15 tháng 1988 năm XNUMX, phương tiện phóng Energia mới đã phóng tàu vũ trụ tái sử dụng Buran vào quỹ đạo Trái đất thấp. Sau khi thực hiện hai quỹ đạo quanh Trái đất, được điều khiển bởi những cỗ máy kỳ diệu, nó đã hạ cánh một cách đẹp đẽ trên bãi đáp bê tông Baikonur, giống như một chiếc máy bay chở khách của Aeroflot.
Xe phóng Energia là tên lửa cơ sở của toàn bộ hệ thống xe phóng, được hình thành bởi sự kết hợp của nhiều tầng mô-đun thống nhất khác nhau và có khả năng phóng các phương tiện nặng từ 10 đến hàng trăm tấn vào không gian! Cơ sở của nó, cốt lõi, là giai đoạn thứ hai. Chiều cao của nó là 60 mét, đường kính khoảng 8 mét. Nó có bốn động cơ tên lửa lỏng chạy bằng hydro (nhiên liệu) và oxy (chất oxy hóa). Lực đẩy của mỗi động cơ như vậy trên bề mặt Trái đất là 1480 kN. Xung quanh giai đoạn thứ hai, ở phần đế của nó, bốn khối được ghép thành từng cặp, tạo thành giai đoạn đầu tiên của phương tiện phóng. Mỗi khối được trang bị động cơ 170 buồng mạnh nhất thế giới RD-7400 với lực đẩy XNUMX kN vào Trái Đất. “Gói” các khối của giai đoạn một và giai đoạn hai tạo thành một phương tiện phóng mạnh mẽ, hạng nặng với trọng lượng phóng lên tới 2400 tấn, mang theo trọng tải 100 tấn. Tổng lực đẩy của động cơ khi bắt đầu chuyến bay đạt 36000 kN. "Buran" có bề ngoài rất giống với "Shuttle" của Mỹ. Con tàu được chế tạo theo thiết kế của một chiếc máy bay không đuôi với cánh tam giác có độ quét thay đổi và có bộ điều khiển khí động học hoạt động trong quá trình hạ cánh sau khi quay trở lại các lớp khí quyển dày đặc - bánh lái và thang máy. Nó có khả năng hạ cánh có kiểm soát trong bầu khí quyển với khả năng cơ động ngang lên tới 2000 km. Chiều dài của tàu Buran là 36,4 mét, sải cánh khoảng 24 mét, chiều cao của tàu trên khung hơn 16 mét. Trọng lượng phóng của tàu hơn 100 tấn, trong đó 14 tấn nhiên liệu. Một cabin được hàn kín toàn bộ dành cho phi hành đoàn và hầu hết các thiết bị đảm bảo chuyến bay như một phần của tổ hợp tên lửa và vũ trụ, chuyến bay tự động trên quỹ đạo, hạ độ cao và hạ cánh được đưa vào khoang mũi tàu. Thể tích cabin là hơn 70 mét khối. "Buran" trong không gian Khi quay trở lại các lớp khí quyển dày đặc, những khu vực chịu nhiệt nhiều nhất trên bề mặt tàu nóng lên tới 1600 độ, trong khi nhiệt truyền trực tiếp đến kết cấu kim loại của tàu không được vượt quá 150 độ. Do đó, "Buran" nổi bật nhờ khả năng bảo vệ nhiệt mạnh mẽ, đảm bảo điều kiện nhiệt độ bình thường cho kết cấu tàu khi đi qua các lớp khí quyển dày đặc khi hạ cánh. Lớp phủ bảo vệ cách nhiệt của hơn 38 nghìn viên gạch được làm bằng vật liệu đặc biệt: sợi thạch anh, sợi hữu cơ nhiệt độ cao, một phần vật liệu gốc carbon. Áo giáp gốm có khả năng tích tụ nhiệt mà không truyền nhiệt tới thân tàu. Tổng khối lượng của bộ giáp này là khoảng 9 tấn. Chiều dài khoang chở hàng của Buran khoảng 18 mét. Khoang chở hàng rộng rãi của nó có thể chứa trọng tải lên tới 30 tấn. Có thể đặt tàu vũ trụ cỡ lớn ở đó - các vệ tinh lớn, các khối trạm quỹ đạo. Trọng lượng khi cập bến của tàu là 82 tấn. "Buran" được trang bị tất cả các hệ thống và thiết bị cần thiết cho cả chuyến bay tự động và có người lái. Chúng bao gồm thiết bị điều hướng và điều khiển, hệ thống vô tuyến và truyền hình, thiết bị kiểm soát nhiệt độ tự động, hệ thống hỗ trợ sự sống của phi hành đoàn và nhiều hơn thế nữa. Hệ thống động lực chính, hai nhóm động cơ để điều động, được bố trí ở cuối phần đuôi và phía trước thân tàu. Những thay đổi giúp phân biệt hệ thống Energia-Buran với hệ thống Tàu con thoi đã dẫn đến những kết quả sau: trong hệ thống Energia-Buran, chỉ bản thân con tàu quỹ đạo là thành phần có thể tái sử dụng trong chuyến bay đầu tiên, còn các khối giai đoạn đầu và khối trung tâm là bị mất trong quá trình khởi động. Mặt khác, một hệ thống không gian vận chuyển đa năng đã được tạo ra, không giống như hệ thống của Mỹ, hệ thống này có thể phóng vào không gian không chỉ Buran mà còn cả các tải trọng nặng tùy ý nặng tới 100 tấn, trong khi ở Hoa Kỳ, tàu con thoi là một phần không thể thiếu của hệ thống vận tải và hàng hóa được giới hạn ở mức 29,5 tấn, và do đặc điểm căn chỉnh của tàu quỹ đạo, không một chuyến bay nào với đầy tải được thực hiện. Tại Hoa Kỳ, đã có kế hoạch tạo ra một hệ thống chỉ chở hàng hóa dùng một lần dựa trên Shuttle (Shuttle-C), nhưng chúng đã không được thực hiện. Tác giả: Musskiy S.A. Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta: ▪ Lunokhod ▪ Máy may Xem các bài viết khác razdela Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta. Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này. Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất: Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
Tin tức thú vị khác: ▪ Thông số kỹ thuật định dạng Blu-ray đã hoàn thành ▪ Nguy hiểm chết người của táo ▪ Trò chơi ô chữ giúp đầu óc bạn luôn minh mẫn ▪ trang trại năng lượng mặt trời nổi Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới
Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí: ▪ phần của trang web Và sau đó một nhà phát minh (TRIZ) xuất hiện. Lựa chọn các bài viết ▪ bài viết Danh vọng mơ hồ và tài năng rõ ràng. biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Các đối tượng kiến trúc được mô tả trên tiền giấy euro nằm ở đâu? đáp án chi tiết ▪ Bài báo Setaria. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng ▪ bài báo Máy dò khí gas trên cảm biến GH-312. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài Gương bạc làm bằng bạc nitrat và glucozơ. kinh nghiệm hóa học
Để lại bình luận của bạn về bài viết này: Tất cả các ngôn ngữ của trang này Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web www.diagram.com.ua |