L'esplorazione dello spazio è diventata da tempo abbastanza comune per l'umanità. Ma i voli verso l'orbita terrestre bassa e verso altre stelle sono impensabili senza dispositivi che consentano di superare la gravità: i razzi. Quanti di noi sanno: come funziona e funziona un veicolo di lancio, dove avviene il lancio e qual è la sua velocità, che gli consente di superare la gravità del pianeta e nello spazio senz'aria. Diamo uno sguardo più da vicino a questi problemi.

Dispositivo

Per capire come funziona un veicolo di lancio, è necessario comprenderne la struttura. Iniziamo a descrivere i nodi dall'alto verso il basso.

CAC

Il dispositivo che lancia in orbita un satellite o un compartimento di carico si distingue sempre dalla portaerei, destinata al trasporto dell'equipaggio, per la sua configurazione. Quest'ultimo è dotato nella parte superiore di uno speciale sistema di salvataggio d'emergenza, che serve ad evacuare il compartimento dagli astronauti in caso di guasto del veicolo di lancio. Questa torretta dalla forma non standard, situata nella parte superiore, è un razzo in miniatura che consente di "tirare" su una capsula con persone in circostanze straordinarie e spostarla a una distanza di sicurezza dal punto dell'incidente stato iniziale volo, dove è ancora possibile effettuare una discesa con il paracadute della capsula. Nello spazio senz'aria, il ruolo del SAS diventa meno importante. Nello spazio vicino alla Terra i cosmonauti possono essere salvati grazie ad una funzione che permette di separare il modulo di discesa dal veicolo di lancio.

Vano di carico

Sotto il SAS c'è un compartimento che trasporta un carico utile: un veicolo con equipaggio, un satellite, un compartimento di carico. A seconda del tipo e della classe del veicolo di lancio, la massa del carico lanciato in orbita può variare da 1,95 a 22,4 tonnellate. Tutto il carico trasportato dalla nave è protetto dalla carenatura, che viene scartata dopo aver attraversato gli strati atmosferici.

Motore principale

Le persone lontane dallo spazio pensano che se un razzo finisce nello spazio senz'aria, a un'altitudine di cento chilometri, dove inizia l'assenza di gravità, la sua missione è finita. Infatti, a seconda del compito, l'orbita target del carico lanciato nello spazio potrebbe essere molto più lontana. Ad esempio, i satelliti per le telecomunicazioni devono essere trasportati in orbita ad un'altitudine di oltre 35mila chilometri. Per ottenere la rimozione richiesta, è necessario un motore di propulsione o, come viene chiamato diversamente, blocco in accelerazione. Per raggiungere la traiettoria interplanetaria o di partenza pianificata, la modalità di velocità di volo deve essere modificata più di una volta, eseguendo determinate azioni, quindi questo motore deve essere avviato e spento ripetutamente, questa è la sua differenza rispetto ad altri componenti simili del razzo.

Multistadio

In un veicolo di lancio, solo una piccola parte della sua massa è occupata dal carico utile trasportato; il resto è costituito dai motori e dai serbatoi del carburante, che si trovano in diverse fasi del veicolo. Caratteristica del progetto di queste unità è la possibilità della loro separazione dopo esaurimento del carburante. Dopo di che bruciano nell'atmosfera senza raggiungere il suolo. È vero, come dice il portale di notizie reactor.space, in l'anno scorsoÈ stata sviluppata una tecnologia che consente di riportare incolumi gli stadi separati in un punto designato e di lanciarli nuovamente nello spazio. Nella scienza missilistica, quando si creano navi multistadio, vengono utilizzati due schemi:

• Il primo è longitudinale, consentendo di posizionare diversi motori identici con carburante attorno al corpo, che vengono accesi contemporaneamente e ripristinati in modo sincrono dopo l'uso.


• Il secondo è trasversale, consentendo di disporre i gradini in ordine crescente, uno più alto dell'altro. In questo caso, vengono attivati ​​solo dopo il ripristino della fase inferiore esaurita.

Ma spesso i progettisti preferiscono una combinazione di design trasversale e longitudinale. Un razzo può avere molti stadi, ma aumentarne il numero è razionale fino a un certo limite. La loro crescita comporta un aumento della massa di motori e adattatori che funzionano solo ad una certa fase del volo. Pertanto, i moderni veicoli di lancio non sono dotati di più di quattro stadi. Fondamentalmente, i serbatoi del carburante di fase sono costituiti da serbatoi in cui vengono pompati diversi componenti: ossidante (ossigeno liquido, tetrossido di azoto) e carburante (idrogeno liquido, eptile). Solo con la loro interazione il razzo può essere accelerato alla velocità richiesta.

Quanto velocemente vola un razzo nello spazio?

A seconda dei compiti che il veicolo di lancio deve svolgere, la sua velocità può variare, essendo divisa in quattro valori:

• Il primo spaziale. Ti permette di salire in orbita dove diventa un satellite della Terra. Se traduciamo in valori convenzionali è pari a 8 km/s.


• Il secondo spaziale. Velocità 11,2 km/s. permette alla nave di superare la gravità per esplorare i pianeti del nostro sistema solare.


• Il terzo è cosmico. Attenendosi ad una velocità di 16.650 km/s. puoi superare la gravità del sistema solare e uscire dai suoi limiti.


• Il quarto spazio. Avendo sviluppato una velocità di 550 km/s. il razzo è in grado di volare oltre la galassia.

Ma non importa quanto siano elevate le velocità dei veicoli spaziali, sono troppo basse per i viaggi interplanetari. A questi valori ci vorranno 18.000 anni per raggiungere la stella più vicina.

Come si chiama il luogo da cui vengono lanciati i razzi nello spazio?

Per conquistare con successo lo spazio sono necessarie speciali piattaforme di lancio da cui lanciare i razzi spazio. Nell'uso quotidiano vengono chiamati cosmodromi. Ma questo semplice nome comprende un intero complesso di edifici che occupano vasti territori: la piattaforma di lancio, le sale per i test finali e l'assemblaggio del razzo, gli edifici per i servizi correlati. Tutto questo si trova a distanza l'uno dall'altro, in modo che in caso di incidente altre strutture del cosmodromo non vengano danneggiate.

Conclusione

Quanto più la tecnologia spaziale migliora, tanto più complessi diventano la struttura e il funzionamento di un razzo. Forse tra qualche anno verranno creati nuovi dispositivi per superare la gravità terrestre. E il prossimo articolo sarà dedicato ai principi di funzionamento di un razzo più avanzato.

A quale velocità vola un razzo nello spazio?

1. scienza astratta: crea illusioni nello spettatore
2. Se in orbita terrestre bassa, quindi 8 km al secondo.
   Se all'esterno, quindi 11 km al secondo. Come quello.
3. 33000 chilometri all'ora
4. Esatto - ad una velocità di 7,9 km/secondo, quando parte, (il razzo) ruoterà attorno alla terra, se ad una velocità di 11 km/secondo, allora questa è già una parabola, cioè mangerà un po' più lontano, c'è la possibilità che non ritorni
5. 3-5 km/s, tengono conto della velocità di rotazione della terra attorno al sole
6. Il record di velocità della navicella spaziale (240mila km/h) è stato stabilito dalla sonda solare americano-tedesca Helios-B, lanciata il 15 gennaio 1976.

   La velocità più alta mai raggiunta dall'uomo (39.897 km/h) fu raggiunta dal modulo principale dell'Apollo 10 a un'altitudine di 121,9 km dalla superficie terrestre al momento del ritorno della spedizione, il 26 maggio 1969. A bordo della navicella spaziale erano il comandante dell'equipaggio, il colonnello dell'aeronautica americana (ora generale di brigata) Thomas Patten Stafford (nato a Weatherford, Oklahoma, USA, il 17 settembre 1930), il capitano di terza classe della marina americana Eugene Andrew Cernan (nato a Chicago, Illinois, USA, 14 marzo 1934 g.) e capitano di 3o grado della Marina degli Stati Uniti (ora capitano di 1o grado in pensione) John Watte Young (nato a San Francisco, California, USA, 24 settembre 1930).

   Tra le donne, la velocità più alta (28.115 km/h) è stata raggiunta dal tenente giovane dell'aeronautica militare dell'URSS (ora tenente colonnello ingegnere, pilota-cosmonauta dell'URSS) Valentina Vladimirovna Tereshkova (nata il 6 marzo 1937) sull'astronave sovietica Vostok 6 il 16 giugno 1963.

7. 8 km/sec per vincere la gravità terrestre
8. in un buco nero puoi accelerare fino alla velocità subluce
9. Sciocchezze, apprese sconsideratamente a scuola.
   8 o più precisamente 7,9 km/s è la prima velocità cosmica - la velocità del movimento orizzontale di un corpo direttamente sopra la superficie della Terra, alla quale il corpo non cade, ma rimane un satellite della Terra con un'orbita circolare a proprio a questa altezza, ad es. sopra la superficie della Terra ( e questo non tiene conto della resistenza dell'aria). Pertanto, PKS è una quantità astratta che collega i parametri corpo cosmico: raggio e accelerazione di caduta libera sulla superficie del corpo, e avente n significato pratico. Ad un'altitudine di 1000 km, la velocità del movimento orbitale circolare sarà diversa.

   Il razzo aumenta gradualmente la velocità. Ad esempio, il veicolo di lancio Soyuz ha una velocità di 1,8 km/s 117,6 s dopo il lancio ad un'altitudine di 47,0 km e 3,9 km/s a 286,4 s dopo il volo ad un'altitudine di 171,4 km. Dopo circa 8,8 minuti. dopo il lancio ad un'altitudine di 198,8 km, la velocità della navicella è di 7,8 km/s.
   E il lancio del veicolo orbitale nell'orbita terrestre bassa dal punto di volo superiore del veicolo di lancio viene effettuato mediante manovra attiva del veicolo spaziale stesso. E la sua velocità dipende dai parametri orbitali.

10. Questa è tutta una sciocchezza. Non è la velocità a giocare un ruolo importante, ma la forza di spinta del razzo. Ad un'altitudine di 35 km, inizia la piena accelerazione fino a PKS (prima velocità cosmica) fino a 450 km di altitudine, dando gradualmente una rotta alla direzione della rotazione terrestre. In questo modo, l'altitudine e la forza di trazione vengono mantenute superando la densa atmosfera. In poche parole: non è necessario accelerare contemporaneamente la velocità orizzontale e verticale; una deviazione significativa nella direzione orizzontale si verifica al 70% dell'altezza desiderata.
11. su cosa
    vola in quota navicella spaziale.

Nella lotta per superare la “soglia di condensazione”, gli scienziati dell’aerodinamica hanno dovuto abbandonare l’uso di un ugello espandibile. Sono state create gallerie del vento supersoniche di tipo fondamentalmente nuovo. Un cilindro è posizionato all'ingresso di tale tubo alta pressione, che è separato da esso da una piastra sottile: un diaframma. All'uscita, il tubo è collegato ad una camera a vuoto, a seguito della quale viene creato un alto vuoto nel tubo.

Se il diaframma viene rotto, ad esempio a causa di un forte aumento della pressione nel cilindro, il flusso di gas scorrerà attraverso il tubo nello spazio rarefatto della camera a vuoto, preceduto da una potente onda d'urto. Pertanto, queste installazioni sono chiamate gallerie del vento d'urto.

Come nel caso di un tubo a palloncino, il tempo di impatto delle gallerie del vento è molto breve, pari a solo pochi millesimi di secondo. Per effettuare le misurazioni necessarie in così poco tempo è necessario utilizzare dispositivi elettronici complessi e ad alta velocità.

L'onda d'urto si muove nel tubo ad altissima velocità e senza ugello speciale. Nelle gallerie del vento realizzate all'estero è stato possibile ottenere velocità del flusso d'aria fino a 5.200 metri al secondo ad una temperatura del flusso stesso di 20.000 gradi. Con così alte temperature Anche la velocità del suono nel gas aumenta, e molto di più. Pertanto, nonostante velocità più elevata flusso d'aria, il suo eccesso rispetto alla velocità del suono risulta essere insignificante. Il gas si muove ad alta velocità assoluta e a bassa velocità rispetto al suono.

Per riprodurre elevate velocità di volo supersoniche, era necessario aumentare ulteriormente la velocità del flusso d'aria o ridurre la velocità del suono in esso, ovvero ridurre la temperatura dell'aria. E poi gli aerodinamici si sono ricordati di nuovo dell'ugello espandibile: dopotutto, con il suo aiuto puoi fare entrambe le cose contemporaneamente: accelera il flusso di gas e allo stesso tempo lo raffredda. L'ugello supersonico espandibile in questo caso si è rivelato essere la pistola con cui gli aerodinamici hanno preso due piccioni con una fava. Nei tubi d'urto con tale ugello, è stato possibile ottenere velocità del flusso d'aria 16 volte superiori alla velocità del suono.

A VELOCITÀ SATELLITARE

Esistono vari modi per aumentare drasticamente la pressione nel cilindro del tubo dell'ammortizzatore e quindi rompere il diaframma. Ad esempio, come negli Stati Uniti, dove viene utilizzata una potente scarica elettrica.

All'ingresso del tubo è posta una bombola ad alta pressione, separata dal resto da una membrana. Dietro il cilindro è presente un ugello espandibile. Prima dell'inizio delle prove, la pressione nel cilindro è aumentata a 35-140 atmosfere e nella camera a vuoto, all'uscita del tubo, è scesa a una milionesima parte pressione atmosferica. Quindi nel cilindro è stata prodotta una scarica super potente di un arco elettrico con una corrente di un milione! I fulmini artificiali nella galleria del vento hanno aumentato notevolmente la pressione e la temperatura del gas nel cilindro, il diaframma è evaporato istantaneamente e il flusso d'aria si è precipitato nella camera a vuoto.

In un decimo di secondo è stato possibile riprodurre una velocità di volo di circa 52.000 chilometri all'ora, ovvero 14,4 chilometri al secondo! Pertanto, nei laboratori è stato possibile superare sia la prima che la seconda velocità cosmica.

Da quel momento in poi le gallerie del vento divennero uno strumento affidabile non solo per l'aviazione, ma anche per la missilistica. Ci consentono di risolvere una serie di problemi della navigazione spaziale moderna e futura. Con il loro aiuto potrai testare modelli di razzi, satelliti terrestri artificiali e astronavi, riproducendo la parte del loro volo che compiono nell'atmosfera planetaria.

Ma le velocità raggiunte dovrebbero essere solo all'inizio della scala di un tachimetro cosmico immaginario. Il loro sviluppo è solo il primo passo verso la creazione di un nuovo ramo della scienza: l'aerodinamica spaziale, che ha preso vita dalle esigenze del rapido sviluppo della tecnologia missilistica. E ci sono già nuovi significativi successi nell'ulteriore sviluppo delle velocità cosmiche.

Poiché durante una scarica elettrica l'aria viene in una certa misura ionizzata, puoi provare a utilizzarla campi elettromagnetici per accelerare ulteriormente il plasma d'aria risultante. Questa possibilità è stata realizzata praticamente in un altro tubo d'urto idromagnetico di piccolo diametro, progettato negli Stati Uniti, in cui la velocità di movimento onda d'urto raggiunto i 44,7 chilometri al secondo! Finora, i progettisti di veicoli spaziali possono solo sognare una tale velocità di movimento.

Non c’è dubbio che ulteriori progressi nella scienza e nella tecnologia apriranno maggiori opportunità per l’aerodinamica del futuro. Già ora le moderne installazioni fisiche, ad esempio le installazioni con getti di plasma ad alta velocità, iniziano ad essere utilizzate nei laboratori aerodinamici. Per riprodurre il volo dei razzi fotonici in un mezzo interstellare rarefatto e studiare il passaggio delle astronavi attraverso ammassi di gas interstellare, sarà necessario utilizzare i risultati della tecnologia di accelerazione delle particelle nucleari.

E, ovviamente, molto prima che le prime astronavi lascino i confini, le loro copie in miniatura sperimenteranno più di una volta nelle gallerie del vento tutte le difficoltà di un lungo viaggio verso le stelle.

P.S. A cos'altro stanno pensando gli scienziati britannici: tuttavia, la velocità cosmica non avviene solo nei laboratori scientifici. Quindi, diciamo che se sei interessato a creare siti web a Saratov - http://galsweb.ru/, qui lo creeranno per te con veramente velocità di fuga.

Per vincere la forza di gravità e far emergere navicella spaziale nell'orbita terrestre, il razzo deve volare ad una velocità di almeno 8 chilometri al secondo. Questa è la prima velocità di fuga. Il dispositivo, a cui viene data la prima velocità cosmica, diventa dopo il decollo dalla Terra satellite artificiale, cioè si muove attorno al pianeta su un'orbita circolare. Se al dispositivo viene data una velocità inferiore alla prima velocità cosmica, si muoverà lungo una traiettoria che interseca la superficie globo. In altre parole, cadrà sulla Terra.

Ma un volo del genere richiede molto carburante. 3a jet per un paio di minuti, il motore divora l'intero serbatoio ferroviario e per dare al razzo l'accelerazione necessaria è necessario un enorme treno ferroviario di carburante.

Non ci sono stazioni di servizio nello spazio, quindi devi portare con te tutto il carburante.

I serbatoi del carburante sono molto grandi e pesanti. Quando i serbatoi sono vuoti, diventano un peso extra per il razzo. Gli scienziati hanno escogitato un modo per sbarazzarsi del peso superfluo. Il razzo è assemblato come un set da costruzione ed è composto da diversi livelli o fasi. Ogni fase ha il proprio motore e la propria fornitura di carburante.

Il primo passo è il più difficile. Qui è dove si trovano il motore più potente e la maggior quantità di carburante. Deve spostare il razzo dal suo posto e dargli l'accelerazione necessaria. Quando il carburante del primo stadio è esaurito, si stacca dal razzo e cade a terra, rendendo il razzo più leggero e non dovendo sprecare carburante extra trasportando i serbatoi vuoti.

Successivamente vengono accesi i motori del secondo stadio, che è più piccolo del primo, poiché necessita di spendere meno energia per sollevare la navicella. Quando i serbatoi del carburante sono vuoti e questa fase si “sgancia” dal razzo. Poi entrerà in gioco il terzo, il quarto...

Dopo il completamento dell'ultima fase, la navicella è in orbita. Può volare intorno alla Terra per molto tempo senza sprecare una goccia di carburante.

Con l'aiuto di tali razzi, gli astronauti, i satelliti e le stazioni automatiche interplanetarie vengono messi in volo.

Lo sapevate...

La prima velocità di fuga dipende dalla massa del corpo celeste. Per Mercurio, la cui massa è 20 volte inferiore a quella della Terra, è pari a 3,5 chilometri al secondo, e per Giove, la cui massa è 318 volte maggiore della massa della Terra, quasi 42 chilometri al secondo!

Tutto ebbe inizio nel 1957, quando il primo satellite, lo Sputnik 1, fu lanciato in URSS. Da allora, le persone sono riuscite a visitare e le sonde spaziali senza equipaggio hanno visitato tutti i pianeti, ad eccezione di. I satelliti in orbita attorno alla Terra sono entrati nelle nostre vite. Grazie a loro milioni di persone hanno la possibilità di guardare la TV (vedi articolo “”). L'immagine mostra come parte della navicella ritorna sulla Terra usando un paracadute.

Razzi

La storia dell'esplorazione spaziale inizia con i razzi. I primi razzi furono utilizzati per i bombardamenti durante la Seconda Guerra Mondiale. Nel 1957 fu creato il razzo che lanciò lo Sputnik 1 nello spazio. La maggior parte del razzo è occupata dai serbatoi di carburante. Raggiunge solo l'orbita parte in alto lanciarono i razzi carico utile. Il razzo Ariane 4 ha tre sezioni separate con serbatoi di carburante. Sono chiamati stadi del razzo. Ogni stadio spinge il razzo per una certa distanza dopo la quale, quando è vuoto, si separa. Di conseguenza, del razzo rimane solo il carico utile. Il primo stadio trasporta 226 tonnellate di combustibile liquido. Il carburante e due booster creano l'enorme massa necessaria per il decollo. La seconda tappa si separa a un'altitudine di 135 km. Il terzo stadio del razzo è il suo, che funziona con liquido e azoto. Il carburante qui si brucia in circa 12 minuti. Di conseguenza, del razzo Ariane 4 dell'Agenzia spaziale europea rimane solo il carico utile.

Negli anni '50 e '60. L’URSS e gli USA gareggiavano nell’esplorazione spaziale. La prima navicella spaziale con equipaggio fu Vostok. Il razzo Saturn 5 ha portato per la prima volta l'uomo sulla Luna.

Razzi anni '50-/'60:

1. "Sputnik"

2. "Avanguardia"

3. Giunone 1

4. "Est"

5. "Mercurio-Atlant"

6. Gemelli Titano 2

8. "Saturno-1B"

9. Saturno 5

Velocità cosmiche

Per entrare nello spazio, il razzo deve andare oltre . Se la sua velocità è insufficiente, cadrà semplicemente sulla Terra a causa dell'azione della forza. Si chiama la velocità necessaria per entrare nello spazio prima velocità di fuga. Sono 40.000 km orari. In orbita, un veicolo spaziale gira intorno alla Terra velocità orbitale. La velocità orbitale di una nave dipende dalla sua distanza dalla Terra. Quando un'astronave vola in orbita, in sostanza, semplicemente cade, ma non può cadere, poiché perde altezza tanto quanto la superficie terrestre scende al di sotto di essa, arrotondandosi.

Sonde spaziali

Le sonde sono veicoli spaziali senza equipaggio inviati su lunghe distanze. Hanno visitato tutti i pianeti tranne Plutone. La sonda può volare verso la sua destinazione per molti anni. Quando vola verso quello giusto corpo celestiale, quindi entra in orbita attorno ad esso e invia le informazioni ottenute sulla Terra. Miriner 10, l'unica sonda da visitare. La Pioneer 10 è diventata la prima sonda spaziale a partire sistema solare. Raggiungerà la stella più vicina tra più di un milione di anni.

Alcune sonde sono progettate per atterrare sulla superficie di un altro pianeta, oppure sono dotate di lander che vengono lanciate sul pianeta. Il lander può raccogliere campioni di terreno e consegnarli sulla Terra per la ricerca. Nel 1966, una navicella spaziale, la sonda Luna 9, atterrò per la prima volta sulla superficie della Luna. Dopo la semina, si è aperto come un fiore e ha iniziato a filmare.

Satelliti

Il satellite è veicolo senza equipaggio, che viene lanciato in orbita, solitamente quella terrestre. Un satellite ha un compito specifico, ad esempio monitorare, trasmettere immagini televisive, esplorare giacimenti minerari: esistono anche i satelliti spia. Il satellite si muove in orbita a velocità orbitale. Nella foto vedete una fotografia della foce del fiume Humber (Inghilterra), scattata da Landset dall'orbita terrestre bassa. Landset può “guardare aree della Terra piccole quanto 1 mq. M.

La stazione è lo stesso satellite, ma progettata per il lavoro delle persone a bordo. Alla stazione può attraccare un veicolo spaziale con equipaggio e carico. Finora hanno operato nello spazio solo tre stazioni a lungo termine: l’americana Skylab e le russe Salyut e Mir. Lo Skylab fu lanciato in orbita nel 1973. A bordo lavorarono in sequenza tre equipaggi. La stazione cessò di esistere nel 1979.

Le stazioni orbitali svolgono un ruolo enorme nello studio degli effetti dell'assenza di gravità sul corpo umano. Le future stazioni, come Freedom, che gli americani stanno costruendo con la partecipazione di specialisti provenienti da Europa, Giappone e Canada, verranno utilizzate per esperimenti a lunghissimo termine o per produzione industriale nello spazio.

Quando un astronauta lascia una stazione o un veicolo spaziale spazio aperto, si mette tuta spaziale. All'interno della tuta spaziale viene creata artificialmente una temperatura pari alla pressione atmosferica. Gli strati interni della tuta spaziale sono raffreddati da un liquido. I dispositivi monitorano la pressione e il contenuto di ossigeno all'interno. Il vetro del casco è molto resistente; resiste agli urti di piccoli ciottoli - micrometeoriti.