"… در زمان های قدیم ، مردم به آسمان نگاه می کردند تا تصاویر قهرمانان خود را در صورت فلکی ببینند. از آن زمان خیلی چیزها تغییر کرده است: افراد گوشت و خون قهرمان ما شده اند. دیگران نیز دنبال خواهند کرد و مطمئناً راه خانه خود را خواهند یافت. جستجوهای آنها بیهوده نخواهد بود. با این حال ، این افراد اولین نفر بودند و در قلب ما اولین خواهند ماند. از این پس ، هرکسی که چشم خود را روی زهره نیندازد ، به خاطر خواهد آورد که گوشه کوچکی از این دنیای بیگانه برای همیشه متعلق به بشریت است."
- سخنرانی رئیس جمهور باراک اوباما به مناسبت چهلمین سالگرد اعزام یک مأموریت سرنشین دار به زهره ،
M. Canaveral ، 31 اکتبر 2013
در این مرحله ، شما فقط می توانید شانه های خود را بالا انداخته و صادقانه اعتراف کنید که هیچ پرواز بدون سرنشین به ناهید انجام نشده است. و خود "سخنرانی رئیس جمهور اوباما" فقط گزیده ای از سخنرانی آماده شده نیکسون در صورت مرگ فضانوردان اعزامی برای فتح ماه (1969) است. با این حال ، صحنه پردازی ناشیانه توجیهات بسیار خاصی دارد. ناسا به این ترتیب برنامه های بعدی خود برای اکتشافات فضایی را در دهه 1960 مشاهده کرد:
- 1973 ، 31 اکتبر - پرتاب ماشین پرتاب Saturn -V با ماموریت سرنشین دار به ناهید ؛
- 1974 ، 3 مارس - عبور کشتی در نزدیکی ستاره صبح ؛
- 1974 ، 1 دسامبر - بازگشت ماژول فرود با خدمه به زمین.
در حال حاضر به نظر می رسد علمی تخیلی است ، اما در آن زمان ، نیم قرن پیش ، دانشمندان و مهندسان با جسورانه ترین برنامه ها و انتظارات سرشار بودند. آنها قدرتمندترین و بی نقص ترین فناوری برای فتح فضا را در دست دارند که در چارچوب برنامه ماه "آپولو" و ماموریت های خودکار برای مطالعه منظومه شمسی ایجاد شده است.
خودروی پرتاب Saturn V ، با جرم پرتاب بیش از 2900 تن ، قدرتمندترین وسیله پرتاب دست ساز بشر است. و جرم محموله پرتاب شده به مدار زمین پایین می تواند به 141 تن برسد!
ارتفاع موشک را تخمین بزنید. 110 متر - از یک ساختمان 35 طبقه!
فضاپیمای سنگین 3 نفره "آپولو" (وزن محفظه فرماندهی - 5500 … 5800 کیلوگرم ؛ وزن ماژول سرویس - تا 25 تن ، که 17 تن آن سوخت بود). این کشتی بود که قرار بود برای فراتر رفتن از مدار زمین و پرواز به نزدیکترین جرم آسمانی - ماه مورد استفاده قرار گیرد.
مرحله فوقانی S-IVB (مرحله سوم Saturn-V LV) با موتور قابل استفاده مجدد ، برای پرتاب فضاپیمای آپولو به مدار مرجع در اطراف زمین ، و سپس در مسیر پرواز به ماه استفاده می شود. مرحله فوقانی با وزن 119.9 تن حاوی 83 تن اکسیژن مایع و 229.000 لیتر (16 تن) هیدروژن مایع - 475 ثانیه آتش جامد بود. رانش یک میلیون نیوتون است!
سیستم های ارتباطی فضایی دوربرد که دریافت و انتقال مطمئن داده ها را از فضاپیماها در فواصل صدها میلیون کیلومتر تضمین می کند. توسعه فناوری اتصال در فضا کلید ایجاد ایستگاه های مداری و مونتاژ فضاپیماهای سنگین با سرنشین برای پرواز به سیارات داخلی و خارجی منظومه شمسی است. ظهور فناوری های جدید در میکروالکترونیک ، علم مواد ، شیمی ، پزشکی ، روباتیک ، ابزار دقیق و سایر زمینه های مرتبط به معنای پیشرفت قریب الوقوع اجتناب ناپذیر در اکتشافات فضایی بود.
فرود انسان بر روی ماه دور نبود ، اما چرا از فناوری موجود برای انجام سفرهای جسورانه تر استفاده نکنید؟ به عنوان مثال - پرواز با سرنشین ونوس!
در صورت موفقیت ، ما - برای اولین بار در تمام دوران تمدن خود - خوش شانس خواهیم بود که آن دنیای دور و مرموز را در مجاورت ستاره صبح ببینیم. 4000 کیلومتر بالای پوشش ابر زهره راه بروید و در نور کور کننده خورشید در آن سوی کره زمین حل شوید.
آپولو - فضاپیمای S -IVB در مجاورت ناهید
در حال بازگشت ، فضانوردان با عطارد آشنا می شوند - آنها سیاره را از فاصله 0.3 واحد نجومی می بینند: 2 برابر نزدیکتر از ناظران از زمین.
1 سال و 1 ماه در فضای باز. طول این مسیر نیم میلیارد کیلومتر است.
اجرای اولین اعزام بین سیاره ای در تاریخ با استفاده از فناوری های منحصراً موجود و نمونه هایی از فناوری موشک و فضایی که تحت برنامه آپولو ایجاد شده بود ، برنامه ریزی شده بود. البته چنین ماموریت پیچیده و طولانی در هنگام انتخاب طرح یک کشتی به تعدادی تصمیم غیر استاندارد نیاز دارد.
به عنوان مثال ، مرحله S-IVB ، پس از سوختن سوخت ، باید تهویه شود ، و سپس به عنوان یک محفظه مسکونی (کارگاه مرطوب) استفاده شود. ایده تبدیل مخازن سوخت به محل زندگی فضانوردان بسیار جذاب به نظر می رسید ، به ویژه با توجه به این که منظور از "سوخت" هیدروژن ، اکسیژن و مخلوط "سمی" آنها از H2O است.
موتور اصلی فضاپیمای آپولو قرار بود با دو موتور موشک پیشرانه مایع از مرحله فرود ماژول ماه جایگزین شود. با همان رانش ، این دو مزیت مهم داشت. اول ، تکرار موتورها قابلیت اطمینان کل سیستم را افزایش داد. دوم ، نازل های کوتاه تر ، طراحی یک تونل آداپتور را تسهیل کردند که بعداً فضانوردان از آن برای حرکت بین ماژول فرمان آپولو و محل زندگی داخل S-IVB استفاده کردند.
سومین تفاوت مهم بین "فضاپیمای ونوس" و بسته نرم افزاری S-IVB-آپولو با یک "پنجره" کوچک برای لغو پرتاب و بازگشت ماژول سرویس فرمان به زمین همراه است. در صورت نقص عملکرد در مرحله بالایی ، خدمه کشتی چند دقیقه فرصت داشتند تا موتور ترمز (موتور موشک پیشران فضاپیمای آپولو) را روشن کرده و یک دوره بازگشت را طی کنند.
طرح بندی فضاپیمای آپولو در ارتباط با مرحله فوقانی S-IVB. در سمت چپ مرحله اصلی خروج با "ماژول قمری" بسته بندی شده است. راست - نمایی از "کشتی ناهید" در مراحل مختلف پرواز
در نتیجه ، حتی قبل از شروع شتاب به زهره ، جداسازی و اتصال مجدد سیستم باید انجام می شد: آپولو از S-IVB جدا شد ، "بالای سر خود" سقوط کرد و پس از آن در مرحله بالا از کنار ماژول فرمان متصل شده است. در همان زمان ، موتور اصلی آپولو به سمت خارج و در جهت پرواز قرار داشت. یکی از ویژگیهای ناخوشایند این طرح ، تاثیر غیر استاندارد اضافه بار بر بدن فضانوردان بود. هنگامی که موتور مرحله فوقانی S -IVB روشن شد ، فضانوردان به معنای واقعی کلمه با "چشم روی پیشانی خود" پرواز کردند - برعکس ، اضافه بار به جای فشار دادن ، آنها را از صندلی خود بیرون کشید.
با درک اینکه چنین اعزامی چقدر دشوار و خطرناک است ، پیشنهاد شد که در چند مرحله برای پرواز به ناهید آماده شوید:
- پرواز آزمایشی در اطراف زمین فضاپیمای آپولو با جرم و اندازه مدل S-IVB متصل شده ؛
- پرواز یک ساله سرنشین دار آپولو- خوشه S-IVB در مدار زمین ثابت (در ارتفاع 35 786 کیلومتری از سطح زمین).
و تنها در آن زمان - شروع به زهره.
ایستگاه مداری "Skylab"
زمان گذشت ، تعداد مشکلات فنی و زمان لازم برای حل آنها افزایش یافت. "برنامه قمری" بودجه ناسا را به شدت خراب کرد. شش فرود بر روی سطح نزدیکترین جرم آسمانی: اولویت به دست آمد - اقتصاد ایالات متحده نمی تواند بیشتر از این حرکت کند. سرخوشی کیهانی دهه 1960 به نتیجه منطقی خود رسیده است. کنگره بودجه مطالعه آژانس ملی هوافضا را به طور فزاینده ای کاهش داد و هیچکس حتی نمی خواست در مورد پروازهای بزرگ و سرنشین دار به ناهید و مریخ بشنود: ایستگاه های بین سیاره ای خودکار در مطالعه فضا کار بسیار خوبی انجام دادند.
در نتیجه ، در سال 1973 ، ایستگاه Skylab به جای خوشه آپولو-S-IVB به مدار نزدیک زمین پرتاب شد. یک طراحی فوق العاده ، سالها پیش از زمان خود - کافی است بگویم که جرم آن (77 تن) و حجم محفظه های قابل سکونت (352 متر مکعب) 4 برابر بیشتر از همتایان خود بود - ایستگاههای مداری شوروی سالیوت / سریال الماز …
راز اصلی SkyLab: این هواپیما بر اساس سومین مرحله S-IVB وسیله پرتاب Saturn-V ایجاد شده است. با این حال ، بر خلاف کشتی ونوس ، داخل Skylab هرگز به عنوان مخزن سوخت استفاده نمی شد. Skylab بلافاصله با مجموعه ای کامل از تجهیزات علمی و سیستم های پشتیبانی از زندگی به مدار زمین فرستاده شد. در هواپیما 2000 پوند غذا و 6000 پوند آب وجود داشت. میز چیده شده ، زمان پذیرایی از مهمانان فرا رسیده است!
و سپس شروع شد … آمریکایی ها با چنین مشکلات فنی روبرو شدند که عملکرد ایستگاه عملاً غیرممکن شد. سیستم منبع تغذیه از کار افتاده بود ، تعادل حرارتی مختل شد: دمای داخل ایستگاه به +50 درجه سانتیگراد افزایش یافت. برای رفع این وضعیت ، گروهی از سه فضانورد فوراً به Skylab اعزام شدند. در طول 28 روز گذراندن در ایستگاه اورژانس ، آنها پنل خورشیدی گیر کرده را باز کردند ، یک "سپر" محافظ حرارتی را روی سطح خارجی نصب کردند و سپس با استفاده از موتورهای سفینه آپولو ، Skylab را در زاویه ای قرار دادند که سطح بدنه که توسط خورشید روشن شده بود حداقل مساحت را داشت.
Skylab. سپر حرارتی نصب شده بر روی مهاربندها به وضوح قابل مشاهده است
ایستگاه به نحوی به حالت عادی درآمد ، رصدخانه در محدوده اشعه ایکس و فرابنفش شروع به کار کرد. با کمک تجهیزات Skylb ، "سوراخ" هایی در تاج خورشید کشف شد و ده ها آزمایش بیولوژیکی ، فنی و اخترفیزیکی انجام شد. علاوه بر "تیپ تعمیر و ترمیم" ، دو ایستگاه دیگر از ایستگاه بازدید کردند - 59 و 84 روز. بعداً ، ایستگاه دمدمی مزاحم شد.
در ژوئیه 1979 ، 5 سال پس از آخرین دیدار انسان ، Skylab وارد جو متراکم شد و بر فراز اقیانوس هند فرو ریخت. بخشی از آوار در خاک استرالیا سقوط کرد. بنابراین داستان آخرین نماینده عصر "زحل-پنجم" به پایان رسید.
TMK شوروی
جالب است که پروژه مشابهی در کشور ما انجام شده است: از اوایل دهه 1960 ، OKB-1 دارای دو گروه کاری تحت رهبری G. Yu. ماکسیموف و K. P. فئوکتیستوف پروژه ای برای یک فضاپیمای سنگین بین سیاره ای (TMK) برای اعزام یک اعزام سرنشین دار به زهره و مریخ (مطالعه اجرام آسمانی از مسیر پرواز بدون فرود بر سطح آنها) توسعه داد. بر خلاف یانکی ها ، که در ابتدا به دنبال یکپارچه سازی کامل برنامه های برنامه کاربردی آپولو بودند ، اتحاد جماهیر شوروی یک کشتی کاملاً جدید با ساختار پیچیده ، نیروگاه هسته ای و موتورهای جت برقی (پلاسما) ساخت. جرم تخمینی مرحله خروج فضاپیما در مدار زمین 75 تن بود. تنها چیزی که پروژه TMK را با "برنامه قمری" داخلی متصل کرد ، پرتابگر فوق سنگین N-1 بود. عنصر کلیدی همه برنامه هایی که موفقیت های بیشتر ما در فضا به آن بستگی داشت.
پرتاب TMK -1 به مریخ برای 8 ژوئیه 1971 برنامه ریزی شده بود - در روزهای رویارویی بزرگ ، هنگامی که سیاره سرخ تا حد ممکن به زمین نزدیک می شود. بازگشت این سفر برای 10 ژوئیه 1974 برنامه ریزی شده بود.
هر دو نسخه TMK شوروی دارای یک الگوریتم تزریق پیچیده در مدار بودند - نسخه "سبک" فضاپیما که توسط گروه کاری ماکسیموف پیشنهاد شده بود ، برای پرتاب ماژول بدون سرنشین TMK به مدار کم زمین و به دنبال آن فرود خدمه سه نفره ارائه شد. فضانوردان در یک "اتحادیه" ساده و قابل اعتماد به فضا تحویل داده شدند.نسخه فئوکيستف طرحی پيچيده تر با چندین پرتاب N-1 با مونتاژ بعدی فضاپیما در فضا ارائه کرد.
در طول کار بر روی TMK ، مجموعه ای عظیم از مطالعات برای ایجاد سیستم های پشتیبانی از زندگی برای یک چرخه بسته و بازسازی اکسیژن انجام شد ، مسائل مربوط به حفاظت در برابر اشعه خدمه در برابر شعله های خورشیدی و تابش کهکشانی مورد بحث قرار گرفت. توجه زیادی به مشکلات روانی اقامت فرد در یک فضای محدود شده بود. وسیله پرتاب فوق سنگین ، استفاده از نیروگاه های هسته ای در فضا ، جدیدترین (در آن زمان) موتورهای پلاسما ، ارتباطات بین سیاره ای ، الگوریتم های لنگر انداختن قطعات کشتی چند تنی در مدار نزدیک زمین-TMK پیش از سازندگان آن ظاهر شد در قالب یک سیستم فنی بسیار پیچیده ، عملاً غیرممکن است که با کمک فناوری دهه 1960 پیاده سازی شود.
طرح مفهومی فضاپیمای سنگین بین سیاره ای پس از یک سری پرتاب های ناموفق "ماه" N-1 منجمد شد. در آینده ، تصمیم گرفته شد که توسعه TMK را به نفع ایستگاه های مداری و دیگر پروژه های واقع بینانه کنار بگذاریم.
و شادی خیلی نزدیک بود …
با وجود همه فن آوری های لازم و همه سادگی ظاهری پروازها به نزدیکترین اجرام آسمانی ، پرواز هواپیمای سرنشین دار ناهید و مریخ خارج از قدرت فاتحان باشکوه فضا در طول دهه 1960 بود.
از نظر تئوری ، همه چیز نسبتاً خوب بود: علم و صنعت ما می توانست تقریباً هر عنصر یک کشتی سنگین بین سیاره ای را بازسازی کرده و حتی آنها را جداگانه به فضا پرتاب کند. با این حال ، در عمل ، متخصصان شوروی در صنعت موشک و فضا ، مانند همتایان آمریکایی خود ، با چنین تعداد هیولای مشکلات نامحلول روبرو بودند که پروژه TMK سالها "تحت عنوان" مدفون شد.
مسئله اصلی در ایجاد فضاپیماهای بین سیاره ای ، مانند اکنون ، قابلیت اطمینان چنین سیستمی بود. و مشکلاتی در این زمینه وجود داشت …
حتی امروزه ، با سطح فعلی توسعه میکروالکترونیک ، موتورهای جت برقی و سایر فناوری های پیشرفته ، اعزام یک گروه سرنشین دار به سیاره سرخ حداقل خطرناک ، انجام آن دشوار و مهمتر از همه ، ماموریت بسیار گران قیمت برای چنین پروژه ای به نظر می رسد. در واقعیت انجام شود حتی اگر تلاش برای فرود روی سطح سیاره سرخ کنار گذاشته شود ، اقامت طولانی مدت یک فرد در محوطه تنگ فضاپیما ، همراه با نیاز به احیای وسایل پرتاب فوق سنگین ، متخصصان مدرن را مجبور می کند نتیجه گیری بدون ابهام: با سطح فناوری موجود ، ماموریت های سرنشین دار به نزدیکترین سیارات "گروه زمینی" عملاً غیرممکن است.
فاصله! همه چیز در مورد فاصله های عظیم و زمان لازم برای غلبه بر آنها است.
یک پیشرفت واقعی تنها زمانی رخ می دهد که موتورهایی با نیروی رانش بالا و ضربه خاص کمتر از آن اختراع نشوند ، که شتاب کشتی را به سرعت صدها کیلومتر بر ثانیه در مدت زمان کوتاه تضمین می کند. سرعت بالای پرواز به طور خودکار تمام مشکلات سیستم های پیچیده پشتیبانی از زندگی و اقامت طولانی مدت اعزامی در وسعت فضا را برطرف می کند.
ماژول فرمان و سرویس آپولو
