Космические аппараты, такие как спутники, станции и апполонов, вроде челноков и союзов, должны преодолевать огромное количество преград, чтобы достичь своих целей. Однако, в различных случаях сталкиваются с проблемой утечки заряженных частиц, которые вредят безопасности экипажа и эффективности изоляционных материалов.
Видны случаи, когда заряжение наружной обшивкой аппарата может быть вызвано отпотеванием во время старта и происходить насколько дольше спускаемый аппарат находится в атмосфере, появляется желание предложить что-то вроде кожи экипажу, чтобы материалы тела сотен слоев могли действовать не как тепловая прокладка перед нагретыми двигателями, а как большую протяжку видимого водорода наружной обшивки.
Такое решение предлагают различные организмы, включая команду Boeing, предлагающую применять тканевые материалы вместо теплоизолирующего покрытия. Другую точку зрения можно выразить в использовании тканей, пропитанных газовой плазмой, чтобы предотвратить сильный нагрев космического аппарата при входе в атмосферу и спуске на планету.
Большую роль в предотвращении утечек заряженных частиц играют жалюзи, которые держат внутрь аппарата слой вещества, который меняет состояние из жидкого вещества в газообразное. Во время полёта внутрь аппарата идут и не требуются дополнительные нагрузки на сам корпус. Это оказывает влияние на температуру внутри и наружи аппарата, отсюда и происходят такие случаи, когда изоляционные материалы должны выдерживать много тонну воды.
Почему корпусы спускаемых капсул НАСА и Роскосмоса так отличаются внешне?
Внешний вид спускаемых капсул, разработанных НАСА и Роскосмосом, отличается в основном из-за различных требований и условий, с которыми они сталкиваются во время полета в космосе и возвращения на Землю.
Разнесенные наружные слои
Корпус космического шаттла НАСА имеет несколько слоев, каждый из которых выполняет определенную функцию. Внешний слой обшивки шаттла выполнен из карабоновых композитов, которые обладают высокой прочностью и низким весом. Этот слой защищает от повреждений и нагрева при лишних скоростях, а также от скачков температуры при входе в атмосферу. Второй слой – огнеупорный алюминиевый сплав, предотвращает нагревание внутренних слоев шаттла при посадке в атмосферу Земли на большой скорости. Третий слой – проводит газообразный азот через панели корпуса, чтобы охладить шаттл при входе в атмосферу. Внутренний слой – пламеупорная обшивка, защищающая от возможного возгорания космического аппарата при посадке.
Спускаемые аппараты Роскосмоса
У космических аппаратов Роскосмоса, таких как «Союз» и «Орион», имеется разная конструкция и принцип работы. Корпус «Союза» выполнен из легкого алюминиевого сплава, который обеспечивает достаточную прочность и низкий вес. Обустройство внутренней части корпуса «Союза» более простое, так как основная часть спускаемой капсулы занимается перевозкой космонавтов и сбором информации.
«Орион» — это новое поколение космических аппаратов, разработанных НАСА. Он имеет более сложную конструкцию, так как предназначен для длительных экспедиций в космос и возврата на Землю из различных условий. Корпус «Ориона» имеет более характерную форму конуса, чтобы обеспечить максимальную аэродинамику при входе в атмосферу Земли.
Основное отличие между корпусами спускаемых капсул НАСА и Роскосмоса обусловлено различными требованиями и условиями, с которыми сталкиваются космические аппараты во время полета и возвращения на Землю. Критическое воздействие на корпуса космических аппаратов при полете в космосе и при возвращении на Землю отличается температурами, давлением, составом воздуха и другими факторами. Из-за этого спускаемые аппараты НАСА и Роскосмоса разрабатываются с учетом этих различий, чтобы обеспечить безопасное возвращение на Землю и сохранность экипажа.
Инженеры Boeing предлагают сдувать космический мусор с орбиты
Идея заключается в использовании специального материала, который был разработан для теплоизоляции космических аппаратов. Этот материал имеет способность исключать воздействие вакуума космоса и избавиться от нежелательных сил, таких как солнечное излучение и экстремальные температуры. Теперь инженеры предлагают применить этот материал для сдувания космического мусора.
Во время полетов космические аппараты подвергаются интенсивному воздействию тепла. Теплоиспарение от спускаемых капсул, использование доктора Ореола для теплозащиты и другие факторы окружающей среды приводят к нагреванию аппаратов до очень высоких температур.
Инженеры Boeing предлагают использовать эту высокую температуру для совершения контролируемой продувки космического мусора. Они предлагают установить на аппарат жалюзи, состоящие из материала с теплоизолирующими свойствами, которые будут подвергаться воздействию высокой температуры. Первую жалюзи можно открыть в момент спуска аппарата к Земле, когда температура может достигать до нескольких тысяч градусов по Цельсию.
Такими теплоизолирующими жалюзи можно оснастить как спускаемые аппараты (например, аппараты «Аполлон» во время возвращения на Землю), так и те космические аппараты, которые предназначены для дальнейших полетов в космосе (например, аппарат «Орион» на пути к Марсу).
Продувка основывается на том, что при нагревании материал испаряется и превращается в газовую стадию. При этом материал объемно сжимается, что создает кинетическую энергию, способную сдуть с орбиты мелкие объекты и мусор. Это простой и эффективный метод, который позволяет избавиться от космического мусора без необходимости использования ракет или других сложных средств.
Предполагается, что данная технология будет также полезна в вопросе возврата аппаратов на Землю. Сегодня при спуске аппаратов на планету используются парашюты и тормозные двигатели, однако такие методы не всегда эффективны и безопасны. Факторы, такие как ветер, сила тяжести и масштаб атмосферного давления, могут повлиять на правильность посадки.
Использование продувки космического мусора при спуске аппаратов позволит иметь более точный контроль над траекторией посадки и избежать возможных аварий. Кроме того, данная технология подразумевает использование меньшего количества топлива, что экономически выгодно.
Преимущества использования метода сдувания космического мусора:
- Простота и эффективность метода;
- Возможность полетов космических аппаратов безопасно и точно контролировать их траекторию;
- Экономия топлива и ресурсов;
- Снижение риска повреждения или разрушения космических объектов.
Заключение
Идея инженеров Boeing использовать теплоизолирующий материал для сдувания космического мусора с орбиты представляется перспективной и инновационной. Такой метод может помочь решить проблему накопления мусора в космосе и обеспечить безопасность полетов и посадок космических аппаратов.
Спускаемые аппараты. Почему конструкторы предлагают покрывать спускаемые отсеки космического корабля слоем легкоплавкого материала?
Перед мысленной картиной запуска космического корабля, будь то «Аполлон» или «Союз-ТМ2», мы увидим видеосъемку с орбиты Земли, на которой космический аппарат окутан языками яркой плазмы. Этот зрелищный и красочный процесс называется сдуванием заряжания с корпусов космических аппаратов в атмосфере.
Конструкция спускаемых аппаратов, таких как корабли «Союз», «Аполлон», «Орион» и другие имеет специальные спускаемые отсеки. Им характерны высокая нагрузка тепловой защиты, а также защита от воздействия не только взаимодействия с атмосферой Земли, но и курсовую коррекцию спускаемых аппаратов на пути космического кораблями к Земле.
Известно, что космическое пространство совсем различно от земного. Космическое пространство полно газообразного состояния.
Чуть выше стоит сказать о процессе сублимирования в вакууме. Мы знаем, что в газовом состоянии все твердые вещества могут быстро испариться в воздухе. В вакууме же, твердое тело начинает сразу переходить в газообразное состояние, минуя жидкую фазу из-за существенного снижения давления.
Справедливо усмотреть, что возникший газ должен быть удален из космического аппарата.
Лишнюю жидкость во время спуска полезно удалить из корабля. В качестве двигателя спускаемого аппарата применяется, к примеру, двигатель «Пермского моторного завода». Во избежание задыхания астранавтов во время посадки из командного модуля уводится воздух и пары воды. причем исключается попадание паров в капсулу. Наличие еще такого же типа спускаемого из открытого, включая воздух, воду, пары воды и т. д. фактор переводит во многих случаях условно на выпадение большого числа частиц плазмы на его поверхность. Возникшая во внешней кораблей плазма во внешней корабля атмосфере переходит в жидкую фазу.
Такой способ очистки отводит тепло с поверхности аппарата. Поэтому теплоизолирующий материал, который служит для снижения теплоотдачи, находит применение в инженерии космического корабля. Нашим советским конструкторам здесь известны преимущества использования теплозащиты в виде легкоплавкого материала.
Желательно знать, что во время спуска спускаемой плазма не выпаривается из теплого аппарата. При сравнении снимков, изображающих состояние кораблей «Союз», его капсула спускается по своей оси и греется в слоистом воздухе. Равна атмосфера пермского окна и воды и газового процесса, который подвергается газообразному состоянию, показывая факт вскипания на примере кипящего чайника в чистом, словно краше на воздушной подушке или охлаждается в газообразном состоянии.
Инженеры советского времяни предлагали использовать легкоплавкий материал не только как слой теплоизолирующего материала на поверхности корабля, но и сразу после спуска экипажа продолжать его сжигание на границе двух сред – в атмосфера корабля-спускаемого и в атмосфере Земли.
Викторина: что значит протяжка и продувка перед стартом космического корабля?
Протяжка
Протяжка — это процесс раздвижения и удлинения космического корабля. Это делается для того, чтобы обеспечить максимальную тепловую защиту во время возвращения космического аппарата в атмосферу Земли. Во время входа в атмосферу скорость космического корабля достигает очень высокой величины, и появляются образующиеся при этом огромные тепловая нагрузка и температуры. Протяжка корпуса космического корабля позволяет более эффективно управлять тепловыми материалами, что снижает риск повреждения корабля и обеспечивает безопасное возвращение на Землю.
Продувка
Продувка — это процесс удаления из космического корабля воздуха и замены его инертным газом, как правило, азотом или гелием. Это делается для того, чтобы предотвратить взрывоопасное смешивание газов в космическом корабле и создать равномерную среду в кабине. Продувка также позволяет устранить влагу и другие нежелательные вещества из корпуса космического аппарата.
Протяжка и продувка перед стартом космического корабля — это важные шаги в предстартовой подготовке, которые обеспечивают безопасность экипажа и успешное выполнение миссий в космосе.
Спуск американских и советских аппаратов: сравнение
Методы использования сублимации
Спускаемые американские аппараты, такие как «Аполлон», обычно используют вспомогательный двигатель наряду с теплозащитным материалом — каптоном, который позволяет частицам сублимировать, изменяя свою фазу с твердого в газообразное состояние, когда они находятся в атмосфере окружающей Землю. Этот процесс позволяет достичь снижения температуры на поверхности аппарата и предотвращает сдувание заряжания с его корпуса. Кроме того, в американских аппаратах многоразового использования, таких как шаттлы, применяются специальные жалюзи, которые регулируют процесс сублимации, контролируя поток воздуха и эффективно управляя теплом.
Методы советских аппаратов
Советские аппараты, например Восход-2 и Союз-19, применяют другую стратегию. Они не используют вспомогательный двигатель или жалюзи для спуска на Землю, и поэтому не предотвращают сдувание заряжания так же четко, как американские аппараты. Вместо этого, они имеют специальное теплозащитное покрытие, которое основано на использовании мельчайших частиц легкоплавкого вещества — частиц твердого аммония капсул и прочих теплозащитных элементов. Это позволяет советским аппаратам сдерживать заряжание при прохождении через атмосферу Земли при высоких температурах, вызванных трением с атмосферой.
0 Комментариев