Посадка космічних кораблів
Однією з найскладніших проблем космонавтики є посадка космічного корабля чи контейнера з наукової апаратурою на Землю чи планету призначення. Методика посадки різні небесні тіла істотно залежить від наявності атмосфери планети призначення, від фізичних властивостей поверхні і є багатьох інших причин. Чим щільніше атмосфера, тим простіше погасити космічної швидкості кораблі та її, бо планетна атмосфера можна використовувати як "своє роду повітряного гальма.
Можна вказати три способу посадки космічних кораблів. Перший спосіб – жорстка посадка, що відбувається без гасіння швидкості корабля. Зберігаючи в останній момент удару з планетою космічної швидкості, корабель руйнується. Наприклад, при зближення з Місяцем швидкість корабля становить 2,3 – 3,3 км/сек. Створення конструкції, які витримували б ударні напруги, які під час цих швидкостях, - завдання технічно нерозв'язна. Така сама картина спостерігатиметься при жорсткої посадці на Меркурій, астероїди та інші небесні тіла, позбавлені атмосфери.
Інший спосіб посадки – груба посадка з частковим уповільненням швидкості. У цьому вся варіанті перед входом ракети у дії планети корабель слід розгорнути в такий спосіб, щоб сопла двигунів були направлені на бік планети призначення. Тоді потяг двигунів, будучи спрямована убік, протилежну руху корабля, буде уповільнювати рух. Поворот корабля навколо його осі можна виконати з допомогою двигунів невеличкий потужності. Один із можливих рішень завдання полягає у установці з обох боків корабля двох двигунів, зміщених щодо одне одного, причому сили тяги цих двигунів мають бути спрямовані протилежно. Тоді виникає пара сил (дві рівних величині і протилежних в напрямі сили), яка розгорне корабель у потрібному напрямку. Потім включаються ракетні двигуни, які зменшують швидкість до деякого краю. У час посадки ракета може мати швидкістю кілька сотень метрів в секунду, щоб він могла витримати удар про поверхню.
Нарешті третій метод посадки, найважливіший при доставці на планети високоточної наукового устаткування й під час висадки членів експедиції, - це м'яка посадка корабля, така посадці літака на аеродром. Найбільш важкою є м'яка посадка з приземленням в заздалегідь зазначеному місці.
Якщо планета призначення не має атмосферою, то м'яка посадка може проводитися тільки з допомогою гальмівних реактивних двигунів, гасящих швидкість корабля за кілька десятків метрів в секунду. У цьому робота двигунів повинна завершуватися в розквіті приблизно 10-30 метрів від поверхні планети у уникнення пилового вихору і пожежі, обумовленого неповним выгоранием палива. Удар про планету можна пом'якшити також за допомоги амортизаційної системи.
Політ космічного корабля поблизу планети призначення, власне кажучи, буде відбуватися за гіперболічної орбіті. Тому можливе відразу зробити посадку на поверхню планети, гасячи гіперболічну швидкість, або попередньо вивести корабель на супутникову орбіту, вибрати місце під садіння і далі здійснювати спуск.
Небезпеки міжпланетного перелёта.
Небезпека номер один – потоки частинок високих енергій, проникаючих через масові перепони. Крім жорстких сонячних випромінювань в міжпланетному польоті слід остерігатися впливу космічних покупців, безліч потоків частинок високих енергій поблизу планет.
У віддалених областях космічного простору народжуються несущиеся з більшими на швидкостями заряджені частки, потоки яких іменуються космічними променями. Врываясь в верхню атмосферу Землі, вони продовжують потоки вдруге заряджених частинок. Останні накопичуються в навколоземному космічному просторі. Сонячна активність є також причиною накопичення частинок високих енергій поблизу Землі. Запуски перших супутників Землі та космічних ракет дозволили групі американських вчених під керівництвом Дж. Ван-Аллена і з радянським ученим, відкрити і Польщу вивчити потоки частинок високих енергій у своєму близькому космосі. У цих досліджень встановлено існування поясів заряджених частинок поблизу Землі. Що за пояса? Відомо, що наш планета є гігантський магніт, а будь-яке магнітне полі впливає рух електрично заряджених частинок. Тому частки, які летять зі світових глибин, - корпускули, извергаемые Сонцем, підлітаючи до Землі, затримуються її магнітним полем і розподіляються по певним областям ближнього космосу. З положень цих частинок формується три пояса, що охоплює Землю.
Найбільш небезпечний внутрішній пояс простирається до полярних широт. Околополярные області вільні частинок високих енергій. Ближняя до Землі кордон внутрішнього пояса різних районів Землі проходить в різних висотах. Кордони також залежить від фази сонячної активності. Висота нижньої межі на східному півкулі може становити близько 1500 км, а західному – близько 500 км. Таке розташування зумовлено розбіжністю магнітних поясів Землі з її географічними полюсами. Зовнішній радіаційний пояс має відстані 70-150 тис. км.
Дія космічного проміння і радіаційних поясів таку ж, як і дію радіоактивні речовини. Перебування в радіаційному поясі зволікається без жодної захисту у протягом однієї-двох діб влечёт у себе отримання смертельної дози радіації. Людина буде вражений променевої хворобою у самій важкій формі.
Поставити ефективний захист на космічний корабель поки що неможливо, техніка поки безсила зробити це. Отже, поки що лише одного виходу – безпечні космічні дороги.
Протягом років спокійного Сонця ближньому космосі літати можливо на висотах, які перевищують 600 км. Вище польоти протипоказані: там розташовані кільцеві потоки заряджених частинок. Політ до інших планет слід здійснювати через "канали", розташовані поблизу осі обертання Землі. Вихід з Землі в міжпланетне простір можливий лише арктичних і антарктичних областях.
Перейдём до небезпеки номер два – зустрічі з метеоритними частинками.
Як бачили раніше, метеорная матерія поширена в міжпланетному просторі. Варто сказати, що з рахунок випадаючих на Землю метеоритів і метеорної пилу маса Землі щодоби зростає на 0,5*106кг. Ці метеорные тіла рухається зі швидкостями, значення коливається не більше від 11 км/сек до 80 км/сек. Удар метеорита по обшивці корабля можуть призвести до непоправним наслідків.
Щоб співаку визначити необхідну захисту товщину стінок корабля, з'ясуємо "пробивну" силу метеоритів. Ліст дюралюмінію завтовшки 1 мм пробивається будь-яким метеоритом діаметром 0,2 мм більш. Сталева обшивка завтовшки 3 мм пробивається метеоритом діаметром більше однієї мм, а сталь завтовшки 12 мм то, можливо пробито метеоритом діаметром 0,5 див.
Определённую небезпека можуть становити і метеориты-пылинки, звані микрометеориты. Вони малі, але яким буде ефект безперервних ударів їх про стінки корабля? Не чи поступово зруйнувати обшивку? Адже навіть пробоїна мікроскопічних розмірів викликає катастрофу: порушиться герметизація кабіни, температура упаде до вкрай низьких значень, і космічний мандрівник загине. проведені розрахунки показали, що обшивка корабля з дюралюмінію завтовшки 1,5 мм або з нержавіючої стали завтовшки 0,6 мм забезпечує безпеку від ударів микрометеоритов приблизно протягом року.
Але сказаним не вичерпуються все небезпеки космічного польоту. Існує ще небезпека номер три – спопеляюча спека при польотах у атмосфері. При посадці таких планети, наче земля, Венера, Юпітер, які мають щільними атмосферами, корабель буде омываться раскалёнными газами. Температура обшивки корабля підніматиметься до таких значень, у яких руйнуються найбільш тугоплавкі матеріали. Останні характеризуються такі явища, як плавлення і випаровування оболонки кораблі та віднесення оплавлених матеріалів набегающим потоком повітря. Корабель може "випаруватися", подібно метеориту.
Є низка методів регулювання температури корабля. Одне з них правильний вибір траєкторії входу у повітря під малим кутом до обрію. При повільному "зануренні" корабля у повітря втрата швидкості відбувається повільно, у меншою мірою є і розігрів корабля.