موشک های فضایی : چرا یک موشک می تواند در خلاء فضا حرکت کند؟

0
موشک های فضایی یک وسیله نقلیه با یک موتور جت بسیار قدرتمند برای مردم حمل یا تجهیزات خارج از زمین و خارج را به طراحی شده است .

مقاله هیجان انگیزترین کاری که احتمالاً روی زمین می توانید انجام دهید دور شدن از آن است: پرتاب موشک و انفجار به فضا! به نظر می رسد موشک ها همیشه به آینده شلیک می کنند ، اما فناوری اصلی آنها ریشه در گذشته دارد – در موشک های آتش بازی مانند تقریباً 800 سال پیش در قرن سیزدهم چین. از آنجا که اولین موشک مدرن با سوخت مایع که در سال 1926 به آسمان صعود کرده است ،  چند هزار ماهواره و تعدادی کاوشگر بدون سرنشین را به تاریکی عمیق فراتر از زمین سوار کرده اند. در حالی که کاوش در فضا آشکارا نکته اصلی همه تلاشهاست ، باید به یاد داشته باشیم که “پله زدن به خارج” از زمین ، درک بهتری از سیاره خودمان به ما می دهد: پیش بینی هوا ، تحقیقات آب و هوا و ناوبری فقط سه موردی هستند که می توانیم بهتر انجام دهیم. با تشکر از توسعه موشک های فضایی اکنون موشک ها چیزهای مفیدی هستند ، اما همچنین بسیار پیچیده و بسیار خطرناک هستند. دقیقاً چطور کار می کنند؟ بیایید نگاه دقیق تری داشته باشیم!

فهرست

  1. فضای دقیقاً چیست؟
    • فضا از کجا شروع می شود؟
    • فضای چیست؟
    • آیا بیش از یک نوع فضای وجود دارد؟
  2. موشک های فضایی چگونه کار می کنند؟
    • نیروها
    • بکشید و بکشید
    • سرعت فرار
  3. قطعات موشک فضایی
    • موتورهای موشک
    • یک موشک فضایی معمولی: Ariane 5
    • قطعات اصلی یک موشک آریان
    • نگاهی دقیق تر به یک موشک علمی
  4. چه کسی راکت ها را اختراع کرد؟ جدول زمانی مختصر از تاریخچه موشک
    • نقاط عطف اولیه
    • پرواز فضایی انسان
  5. اطلاعات بیشتر

فضای دقیقاً چیست؟

ازدحام ستاره های باستانی ، M80 (NGC 6093).

 

عکس: فضا همانطور که آنرا می شناسیم. عکس ازدحام ستاره ای M80 (NGC 6093) ، خوشه ای متراکم از ستاره در کهکشان راه شیری ، گرفته شده توسط تلسکوپ فضایی هابل و حسن نیت .

اگر می خواهید موشک های فضایی را درک کنید ، باید فضا را درک کنید .

بند راکت خود را ، با سوت زدن راه خود را به ستاره ها ، شما هیچ نشانه ای از جاده عبور نخواهید کرد: ” فضا: جمعیت 0 ، لطفا با دقت رانندگی کنید. ” هیچ خط تقسیم منظمی بین انتهای زمین و آغاز فضا وجود ندارد. به این دلیل است که جاذبه (نیرویی که مولکول های هوا را به سمت سیاره ما می کشد و جو زمین را ایجاد می کند) تا بی نهایت می رسد. به عبارت دیگر ، جو زمین به تدریج خاتمه می یابد ، و با شروع فضا نامرئی می شود.

فضا از کجا شروع می شود؟

بیشتر هواپیماهای جت پرواز نمی کنند بیش از 15 کیلومتر (9.5 مایل ، 50،000 فوت) ، جایی که هنوز اکسیژن کافی برای سوختن موتور در موتورهای خود وجود دارد و آنها را برای پرواز نگه می دارد ، اما این جایی در نزدیکی شروع فضا نیست. به طور کلی فضا با شروع در حدود 100 کیلومتری (60 مایل) از زمین (نقطه دلخواهی که گاه خط Kármán نامیده می شود) تعریف شده است ، جایی که هواپیماهای معمولی برای دستیابی به هوا به اندازه کافی بلند می شوند. این بدان معنا نیست که جو زمین توسط آن نقطه تمام شده و غبار آن است.

دور از آن! کمترین ماهواره ها (به عنوان ماهواره های مدار پایین زمین (LEO) شناخته می شوند) در ارتفاعات بالاتر از 160 کیلومتری یا 100 مایل از زمین پرواز می کنند ، که بیش از 10 برابر بیشتر از پرواز هواپیماها است. با این حال ، هنوز هم برخی از آنها احساس می کنند (مقاومت آیرودینامیکی) از قسمتهای بیرونی جو ما بکشید ، که تا 800 کیلومتر (500 مایل) یا بالاتر می رود.

ممکن است فکر کنید فضا مسافتی طولانی است ، اما صد کیلومتر آنقدر دور نیست: یک ماشین که با سرعت زیاد در بزرگراه حرکت کند ، فقط یک ساعت طول می کشد تا شما را به آنجا برساند. فقط 3 دقیقه یک موشک در آنجا 20 بار سریعتر به آنجا می رسد.

فضای چیست؟

از نظر کسی که یک موشک را طراحی می کند ، فضا مکانی واقعاً فراتر از دسترس کره زمین است – فراتر از بیشتر گرانش و جو آن. اگرچه ما تمایل داریم که آن را به عنوان یک خلاء فکر کنیم ، اما کاملاً خالی نیست.

تابش پرتوهای تابش از طریق آن وجود دارد (باید وجود داشته باشد – چه كسی دیگر می توانیم آن ستاره ها و سیارات دوردست را ببینیم؟) ، شهاب سنگ هایی كه از گذشته عبور می كنند ، “گرد و غبار كیهانی” و حتی تكه های ناخواسته فضایی (قطعه های شکسته ماهواره و موشك).

شاید بهترین راه برای فکر کردن به فضا به عنوان مکانی برای افراط و تفریط های وحشی باشد: پوچی ، بی وزنی (وقتی از هر سیاره ای فاصله دارید). یک دقیقه ، تاریکی عمیق و سرمای شدید (هنگامی که از خورشید سایه می زنید)؛ بعدی ، نور کور کننده ، تابش کیهانی خطرناک و گرمای شدید.

آیا بیش از یک نوع فضای وجود دارد

بیشتر ما به فضای بین سیاره ای منظومه شمسی خود (منطقه اطراف خورشید) علاقه مندیم که در مسافت میلیون ها کیلومتر اندازه گیری می شود. اما تلسکوپهای فضایی و کاوشگرهای بدون سرنشین همچنین مسافتهای بیشتر به نام فضای بین ستاره ای (فضای بین ستاره ها) را بررسی می کنند ، که در مسافت های بسیار وسیع به نام سالهای نوری اندازه گیری می شوند (فاصله مسافت طی یک سال ، تقریباً 10 تریلیون کیلومتر) است. کهکشان راه شیری ، که منظومه شمسی ما تنها یک قسمت است ، در حدود 100000 سال نوری (1 میلیون ، میلیون ، میلیون کیلومتر) طول دارد.

مطلب پیشنهادی منوجان
درباره پوليوويروسهاي مشتق از واکسن

فضا ، اگر قبلاً آنرا فهم نکردید ، مکان بسیار بزرگی است!

موشک های فضایی چگونه کار می کنند

موتور موشک شاتل فضایی

عکس: آزمایش شلیک موتور اصلی شاتل فضایی.

اکنون می دانیم که فضا چیست ، راحت تر می توان فهمید موشک چیست و چگونه کار می کند.

موشک های فضایی یک وسیله نقلیه با بسیار قدرتمند است موتور جت به مردم حمل و یا تجهیزات طراحی فراتر از زمین و در فضا. اگر ما فضا را به عنوان منطقه خارج از جو زمین تعریف کنیم ، این بدان معناست که اکسیژن کافی برای سوخت نوع موتور معمولی که در هواپیمای جت پیدا می کنید وجود ندارد.

بنابراین یکی از راه های مشاهده موشک به عنوان یک نوع بسیار ویژه از وسیله نقلیه جت است که منبع اکسیژن خود را دارد. چه چیز دیگری می توانیم فوراً در مورد موشک ها بفهمیم؟ آنها برای فرار از فشار گرانش به سرعت و انرژی زیادی احتیاج دارند و مانع ریزش آنها مانند سنگ ها به سمت زمین می شوند.

سرعت و انرژی متوسط ​​موتورهای موشکی باید نیروهای عظیمی تولید کنند. چقدر عظیم؟ در سخنرانی معروف خود در سال 1962رئیس جمهور آمریکا ، جان اف کندی ، رئیس تلاش های آمریكا برای رفتن به ماه ، قدرت این موشك را با “10،000 اتومبیل با شتابدهنده های آنها در طبقه” مقایسه كرد.

مطابق محاسبات ناسا ، موشک ماهواره کیوان V “در هنگام پرتاب 34.5 میلیون نیوتن (7.6 میلیون پوند) نیرو ایجاد کرد و قدرت بیشتری از 85 سد هوور ایجاد کرد.”

نیروها

راکت ها نمونه های خوبی از چگونگی حرکت نیروها هستند. آن یک اشتباه شایع به فکر می کنم که راکت به جلو حرکت توسط “هل دادن در برابر هوا” و آن را آسان به ببینید که این است است یک اشتباه در زمانی که شما به یاد داشته باشید که هیچ هوایی وجود ندارد در فضا به فشار در برابر. فضا به معنای واقعی کلمه است که: فضای خالی!

هنگامی که نیروها به میان می آیند ، موشک ها سه قانون مهم علمی به نام قوانین حرکت را نشان می دهند ، که حدود 300 سال پیش توسط دانشمند انگلیسی اسحاق نیوتن (1727-1642) تهیه شده است.

  1. بدیهی است که یک موشک های فضایی به جایی نمی رسد ، مگر اینکه موتور آن را شروع کنید. همانطور که نیوتن گفت ، هنوز چیزهایی (مانند موشک هایی که روی لنت های پرتاب شده پارک شده اند) باقی می مانند ، مگر اینکه نیروها روی آنها عمل کنند (و حرکت چیزها با سرعت ثابت حرکت می کند مگر اینکه نیرویی برای متوقف کردن آنها عمل کند).
  2. نیوتن گفت وقتی نیرویی به چیزی عمل می کند باعث می شود آن سرعت بگیرد (سریع تر بروید ، جهت را تغییر دهید یا هر دو). بنابراین وقتی موتور موشک خود را شلیک می کنید ، این باعث می شود نیرویی که موشک را به آسمان شتاب می دهد.
  3. موشکها با شلیک گازهای اگزوز داغ به سمت پایین ، به سمت هواپیماهای جت یا بالون های منفجر شده از هوا به سمت بالا حرکت می کنند که از آنها اجازه می دهید هوا (سرد) فرار کند. این نمونه ای از آنچه اغلب “عمل و واکنش” نامیده می شود (نام دیگری برای قانون سوم حرکت نیوتن) است: شلیک شدن گازهای خروجی داغ (عمل) نیرویی برابر و متضاد (واکنش) ایجاد می کند که سرعت موشک را بالا می برد. عمل عبارت است از نیروی گاز ، نیروی واكنش بر روی موشك و دو نیرو از یك اندازه برابر هستند اما در جهت های مخالف نشان می دهند و روی چیزهای مختلفی عمل می كنند (به همین دلیل آنها از بین نمی روند).

عکس پرتاب شاتل فضایی در سال 1988 توسط ناسا

عکس: عمل و واکنش: موشک ها با شلیک جت های گاز داغ به سمت پایین (عمل) کار می کنند ، که باعث می شود آنها به سمت بالا حرکت کنند (واکنش). بنزین برای مقابله با هر چیزی فشار نمی آورد: این عمل شلیک گاز به عقب موشک را به جلو سوق می دهد – و می تواند در فضای خالی درست و همچنین درون جو زمین اتفاق بیفتد. این تصویر مأموریت Space Shuttle STS-26 را در سال 1988 نشان می دهد ، هنگامی که شاتل پس از فاجعه چلنجر دو سال قبل ، بازگشت شجاع و با اطمینان را به فضا بازگشت.

بکشید و بکشید

نیرویی که موشک را به سمت بالا سوق می دهد رانش نامیده می شود . بستگی به میزان (جرم) و سرعت بنزین که موشک آتش می زند و نحوه شکل گیری نازل اگزوز آن برای تخلیه این گاز در یک جت فشار قوی بستگی دارد. هنگامی که یک موتور موشک قدرت کافی را توسعه می دهد ، نیروی رانشی که به سمت آن فشار می آورد ، بزرگتر از وزن خود (نیروی گرانش) است که آن را به سمت پایین می کشد ، بنابراین موشک به آسمان می رود.

همزمان با صعود موشک ، مقاومت هوا ( کشیدن ) سعی خواهد کرد آن را به عقب برگرداند ، و در برابر نیروی رانش مبارزه کند. در یک موشک صعود به بالا ، فشار باید با کشیدن و وزن هم بجنگد. این با هواپیما کمی متفاوت است، از آنجا که رانش از موتورها باعث می شود هواپیما به سمت جلو پرواز کند ، هواپیما را به عقب می کشید و حرکت رو به جلو هوا بر روی بالها بالابر ایجاد می کند ، که بر وزن هواپیما غلبه می کند.

بنابراین تفاوت اساسی بین موشک و هواپیمای جت در این است که موتور موشک آن را مستقیماً به سمت آسمان بلند می کند ، در حالی که موتورهای جت به راحتی هواپیما را به جلو سوق می دهند تا بالهای آن بتوانند بالابر ایجاد کنند. موتورهای جت هواپیما آن را به جلو شلیک می کنند تا بالهای آن بتوانند آن را بلند کنند. موتورهای یک موشک آن را بلند مستقیم .

مطلب پیشنهادی منوجان
طیف الکترومغناطیسی چیست و چرا نمی توانیم آنها را ببینیم؟

هر چه سریعتر حرکت کند و شکل آنها بیشتر هوا را برهم بزند ، بیشتر از هرچه سریعتر حرکت می کنند و انرژی بیشتری را هدر می دهند ، بی فایده است. به همین دلیل چیزهای پر سرعت

– هواپیماهای جت ، سرعت بالا ، موشک های فضایی و … و حتی ماهی قزل آلا می پرند

– در مقایسه با چیزهای کندتر مانند قایق ها و کامیون ها ، تمایل دارند طولانی ، باریک و لوله ای باشند. کمتر تحت تأثیر درگ قرار می گیرند.

اثر هنری: نیروهایی که در هواپیما (سمت چپ) و موشک (سمت راست) عمل می کنند. هنگامی که یک هواپیما با سرعت ثابت پرواز می کند ، رانش رو به جلو ساخته شده توسط موتورها برابر است با مقاومت هوا (کشیدن) به عقب عقب می کشد. نیروی رو به بالا از بالابر ایجاد شده توسط بالها برابر است با نیروی رو به پایین وزن هواپیما. به عبارت دیگر ، دو جفت نیرو در تعادل کامل قرار دارند. با موشک ، از موتورها به سمت وزنه فشار می آورد و سعی کنید آن را به عقب بکشید. هنگامی که موشک به سمت بالا شتاب می یابد ، رانش بیشتر از بالابر و درگ کشیده است. سطوح مختلف موشک نیز درست مانند بالهای هواپیما می تواند بالابر ایجاد کند ، اما به جای به سمت بالا به صورت جانبی عمل می کند. اگرچه این گیج کننده به نظر می رسد ، به راحتی می توان فهمید که اگر تصور می کنید هواپیمای آبی 90 درجه بچرخد بنابراین مستقیماً مانند موشک پرواز می کند:

سرعت فرار

موشک ها برای دستیابی به سرعت فرار حداقل 25000 مایل در ساعت (7 مایل در ثانیه یا 40،000 کیلومتر در ساعت) مقادیر بسیار زیادی سوخت را می سوزند ، به همین دلیل سریع باید چیزی را طی کند تا از آن جدا شود و از نیروی جاذبه زمین جدا شود. “سرعت فرار” نشان می دهد كه موشك باید سریعاً پرتاب شود یا از زمین فرار نكند ، اما این كمی گمراه کننده است ، به چند دلیل.

در ابتدا ، صحیح تر خواهد بود كه به “سرعت فرار” اشاره كنیم ، زیرا جهت موشك (همان چیزی است كه كلمه سرعت در واقع دلالت دارد) این همه اهمیتی ندارد و همزمان با منحنی موشك به فضا تغییر می یابد.

(در مقاله ما در مورد حرکت می توانید اطلاعات بیشتر در مورد تفاوت سرعت و سرعت را مطالعه کنید ). دوم ، سرعت فرار واقعاً در مورد انرژی استسرعت یا سرعت نیست.

برای فرار از زمین ، یک موشک هنگام عبور از مسافت ، باید در برابر نیروی گرانش کار کند. وقتی می گوییم موشک سرعت فرار دارد ، منظور ما این است که حداقل انرژی جنبشی کافی برای فرار از نیروی گرانش زمین دارد (اگرچه هرگز نمی توانید از آن بطور کامل فرار کنید).

سرانجام ، یک موشک در آغاز سفر خود تمام انرژی جنبشی خود را در یک عروسک بزرگ به دست نمی آورد: با سوختن سوخت به همان میزان انرژی خود را تزریق می کند.

گذشته از این ، “سرعت فرار” یک سرعت سریع و آسان است که به ما کمک می کند تا یک نکته اساسی را درک کنیم: مقدار زیادی انرژی برای رسیدن به هر چیزی در فضا لازم است.

قطعات موشک فضایی

یک موشک شامل تقریباً سه میلیون بیت ، از هر شکل و اندازه می باشد ، اما فکر کردن به عنوان ساخت چهار قسمت جداگانه ساده تر است. است وجود دارد ساختار (چارچوب که با هم نگه می دارد همه چیز، شبیه به بدنه در هواپیما)، این سیستم نیروی محرکه (موتور، مخازن سوخت، و هر بوستر راکت بیرونی)، این سیستم هدایت (پردازنده، ناوبری مبتنی بر کامپیوتر این موشک را به مقصد خود هدایت می کند) و محموله بار (هر آنچه راکت حمل می کند ، از مردم یا ماهواره ها گرفته تا قسمت های ایستگاه فضایی یا حتی کلاهک های هسته ای). موشک های فضایی مدرن مانند دو یا سه موشک مستقل که به هم چسبیده اند کار می کنند تا آنچه مرحله نامیده می شوند را تشکیل دهند. هر مرحله ممکن است دارای پیشرانه و هدایت خاص خود باشد ، اگرچه معمولاً تنها مرحله آخر شامل بار مهم همه موشک ها است. با استفاده از سوخت خود ، مراحل پایین از هم جدا می شوند و فقط مرحله فوقانی به مقصد نهایی موشک می رسد.

بعضی از راکت ها (شاتل فضایی و آریان اروپایی) به نظر می رسد که یک دسته از موشک هایی که به یکدیگر وصل شده اند: یک چربی در وسط و برخی از آنها لاغر از هر طرف. موشک بزرگ مرکزی اصلی است. موشک های باریکتر از هر طرف همان چیزی است که موشک های تقویت کننده نامیده می شوند. آنها چیزی بیش از آتش بازیهای چربی نیستند: موتورهای یکبار مصرف که یک قدرت اضافی را در هنگام بلند کردن فراهم می کنند تا موشک اصلی را به فضا بکشاند.

تکه های کوچکی از تاریخ: قطعه جالب توجه قسمت های اصلی مدار شاتل فضایی

آثار هنری: تکه های کوچکی از تاریخ: قطعه جالب توجه قسمت های اصلی مدار شاتل فضایی که اکنون بازنشسته شده است.

موتورهای موشک

بزرگترین (و مسلما جالب ترین) موشک ، سیستم پیشرانه است – موتور که قدرت آن را به آسمان منتقل می کند. همانطور که قبلاً دیدیم ، موشک ها با هواپیماهای جت (و سایر وسایل نقلیه با سوخت که روی زمین کار می کنند) متفاوت هستند زیرا آنها مجبور هستند اکسیژن خود را حمل کنند. موشک های فضایی مدرن دارای موتورهای اصلی هستند که از سوخت مایع (مانند هیدروژن مایع) و اکسیژن مایع (که همان کار را با هوا مکیده شده در موتور ماشین انجام می دهد) انجام می دهند که از مخازن عظیم پمپ می شوند.

سوخت (که به آن پیشرانه نیز گفته می شود)) و اکسیژن (به نام اکسید کننده) در دماهای کم و فشارهای زیاد ذخیره می شوند بنابراین می توان تعداد بیشتری از آن را در مخازن با اندازه معین حمل کرد ، به این معنی که موشک می تواند در همان حجم سوخت بیشتر پیش برود. تقویت کننده های موشکی خارجی که به یک موتور موشک اصلی کمک می کنند معمولاً به جای آن ، سوخت جامد را می سوزانند (دقیقاً به همین دلیل به شاتل فضایی (تقویت کننده موشک جامد یا SRB) گفته می شد). آنها بیشتر شبیه موشک های بالستیک بزرگ بین قاره ای هستند که سوخت های جامد را نیز می سوزانند.

مطلب پیشنهادی منوجان
نمودار خط

آثار هنری که نشان می دهد چگونه یک موتور موشک فضایی با سوزاندن اکسیژن و سوخت برای تولید یک اگزوز داغ کار می کند.

آثار هنری: چگونه یک موشک های فضایی کار می کند — بسیار ساده شده: برخلاف موتورهای جت هواپیما ، که هنگام پرواز در آسمان پرواز می کنند ، موشک های فضایی مجبورند لوازم اکسیژن ( اکسید کننده ) خود را با خود حمل کنند زیرا هوا در فضا وجود ندارد. هیدروژن مایع (سوخت) از یک مخزن با اکسیژن مایع (اکسید کننده) از مخزن جداگانه با استفاده از پمپ ها و دریچه ها برای کنترل جریان مخلوط می شود. اکسیدکننده و سوخت در محفظه احتراق مخلوط و می سوزند و باعث انفجار گرم گاز اگزوز می شود که موشک را به حرکت در می آورد. میزان بار (محموله – مانند ماهواره) – بخش نسبتاً کمی از کل حجم موشک را در مخروط بینی در قسمت بالا اشغال می کند.

یک موشک های فضایی معمولی: Ariane 5

چند موشک های فضایی را می توان نام برد؟ زحل قدرتمند V که فضانوردان را به سمت ماه می برد احتمالاً در صدر لیست شما قرار دارد. یا در مورد موشک های اطلس فوق العاده همه کاره چطور؟ اولین نسخه در 11 ژوئن سال 1957 خاموش شد و آخرین نسخه ، اطلس 5 ، امروز هنوز هم در حال انفجار است. نکات برجسته آن تاریخ نیم قرن شامل قرار دادن اولین فضانورد آمریکایی در فضا ، ارسال کاوشگر فضایی Pioneer-10 به مشتری و فراتر از آن و راه اندازی ده مأموریت برنامه مارینر برای کشف مریخ ، زهره و عطارد است.

در خارج از ایالات متحده ، موشک آریان اروپا وجود دارد . در ابتدا در سال 1973 به عنوان یک پروژه مشترک بین فرانسه ، آلمان و انگلیس ، به تدریج رویای خود را به عنوان یکی از قابل اطمینان ترین موشک ها تاسیس کرد و بیش از نیمی از ماهواره های تجاری جهان را از پایگاه آن در گویان فرانسه پرتاب کرد. آخرین نسخه ، Ariane 5 ، حدود 90 بار از سفر دوشیزه خود در سال 1996 (با تنها دو شکست بزرگ) روانه بازار شده است.

قطعات اصلی یک موشک آریان

Ariane با نشستن روی لپ تاپ ، سه قسمت اصلی دارد: موشک مرکزی (تا ارتفاع 53 متر یا 174 فوت) ، موتور اصلی (Vulcain 2) و دو تقویت کننده موشک جامد به طول 31 متر و 101 مایل (یک طرف). موشک اصلی از دو مرحله تشکیل شده است.

مرحله اول (پایین) مرحله اصلی Cryogenic Stage (یا EPC) نامیده می شود. کار با موتور Vulcain و با کمک دو SRB ، کار این است که این موشک و بار آن را از جو زمین و فضا خارج کند. مرحله دوم (بالایی) Cryogenic Upper Stage (ESC-A) نامیده می شود.

این پیشرانه از یک موتور بسیار کوچکتر به نام Aestus ساخته شده است که 2.6 تن رانش کمی دارد ، فقط کافی است که این موشک را به مدار نهایی خود برساند که آماده رها شدن ماهواره هایی باشد که بار خود را بر عهده دارد.

محموله سفر در بخش بسیار بالای موشک در پشت یک انفصال صیقل کاری(پوشش بیرونی ساده) که 17 متر ارتفاع دارد به قطر 5.4 متر (ارتفاع 56 فوت با قطر 18ft). مبلغ بار معمول یا یک یا دو ماهواره است که در دو طرف یک سازه پرتاب به نام Speltra (یا یک نوع متفاوت متفاوت به نام Sylda) ثابت است.

اثر هنری: قطعات یک موشک آریان 5. موشک مرکزی شامل دو مرحله است: مرحله اصلی پایین Cryogenic (EPC ، خط پرتقال نارنجی) و مرحله بالایی Cryogenic (ESC-A ، خط خاکستری خاکستری). تقویت کننده های موشک جامد (نارنجی) در هر طرف ایستاده اند. در داخل راکت مرکزی ، بخش های اصلی عبارتند از:

1) منصفانه بودن قابل جدا شدن برای محافظت از بار در اثر انفجار موشک در جو زمین.

2) Payload متشکل از (در این مأموریت) از دو ماهواره برای راه اندازی.

3) ماهواره نصب شده در بالا آخرین راه اندازی شده است.

4) ساختار Speltra اجازه می دهد تا دو ماهواره در همان ماموریت راه اندازی شوند.

5) ماهواره ای که زیر اسپلترا نصب شده است ابتدا راه اندازی می شود.

6) موتور کوچک Aestus؛

7) مخزن اکسیژن مایع؛

8) مخزن هیدروژن مایع؛

9) موتور اصلی Vulcain.

یک مأموریت معمولی آریان

برای قرار دادن دو ماهواره به فضا کمتر از یک ساعت زمان Ariane زمان می برد:

  • لیفتوف: در هنگام لیفتوف ، این موشک تا 780 تن وزن دارد (حدود 500 اتومبیل) ، از این میزان بار حداکثر 10 تن است. به عبارت دیگر ، محموله فقط 1 درصد از وزن کل را نشان می دهد! برای قرار دادن این توده بزرگ در فضا ، Ariane 5 باید در مجموع حدود 1340 تن رانش تولید کند: 1200 از دو SRB (600 هر) و 140 از موتور Vulcain. در هنگام بلند کردن ، اول Vulcain آتش می گیرد. چند ثانیه بعد SRB راه اندازی می شود.
  • SRBs jettisoned: SRBs حدود دو و نیم دقیقه قبل از جدا شدن از مرحله اصلی هنگامی که به ارتفاعی در حدود 69 کیلومتر (42 مایل) می رسد آتش می گیرد. SRB ها جو زمین را دوباره معرفی می کنند ، سپس در اقیانوس اطلس قرار می گیرند.
  • جابجایی بار بارگیری: هنگامی که موشک با اطمینان از فضای زمین خارج شود ، حدود سه دقیقه پس از پرتاب و ارتفاع بیش از 100 کیلومتر (62 مایل) ، اتهامات انفجاری (پیروتکنیکی) بارهای محافظتی را از هم جدا می کند و از آن پرتاب می شود.
  • موتور اصلی Cryogenic jettisoned: موتور اصلی Vulcain در کل حدود نه دقیقه (از پرتاب) آتش می گیرد ، در این مدت 25 تن هیدروژن مایع و 150 تن اکسیژن مایع می سوزاند. در ارتفاع حدود 200 کیلومتری (124 مایل) ، مرحله اصلی (EPC) خاموش می شود و از بقیه هنر و صنعت جویان می شود. مجدداً جو زمین را نشان می دهد ، همچنین برای اقیانوس در نظر گرفته شده است.
  • مرحله بالایی به مدار حرکت می کند: موتور مرحله فوقانی (ESCA) قبل از خاموش شدن تقریباً 25 دقیقه در مأموریت در ارتفاع 640 کیلومتری (400 مایل) مابقی موشک را در مدار احتراق و موقعیت قرار می دهد.
  • ماهواره اول جدا می شود: فقط بیش از 27 دقیقه از مأموریت ، اولین ماهواره از Speltra جدا شده و خود را به مدار مانور می دهد ، و ماهواره دوم را که هنوز هم به وسیله پرتاب متصل است ، باز می کند.
  • ماهواره دوم از هم جدا می شود: در حدود 35 دقیقه از مأموریت ، ماهواره دوم از اسپلترا جدا شده و به مدار مانور می دهد.
  • پایان ماموریت: کل مأموریت تقریباً 50 دقیقه از زمان اجرا تا اتمام طول می کشد.
مطلب پیشنهادی منوجان
مقاله در مورد شناسایی و بررسی اثرات دارویی علف چای

نگاهی دقیق تر به یک موشک علمی

طراحی رابرت هاچینگز گودارد برای یک دوربین موشکی در ارتفاع بالا از ثبت اختراع ایالات متحده 1،102،653

اثر هنری: طراحی اولیه برای یک دوربین موشکی در ارتفاع بالا از ثبت اختراع ایالات متحده: 1،102،653: دستگاه موشک توسط رابرت هاچینگز گودارد ، 7 ژوئیه 1914 ،

این علم موشک نیست ، حتی وقتی که هست! راکت ها ممکن است بسیار پیچیده باشند ، اما اگر با دقت به آنها فکر کنید ، متوجه می شوید که بیت ها در داخل به روشی کاملاً منطقی تنظیم شده اند که به زودی منطقی می شوند. برای دیدن منظور من ، بیایید یک طرح موشک بسیار اولیه را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم. این رابرت هاچینگز گودارد (فیزیکدان آمریکایی که بطور گسترده پدر پدر Space rockets موشک فضایی مدرن در نظر گرفته می شد) ساخته شد.

این اثر هنری ناشی از ثبت اختراعی است که گودارد در سال 1914 برای موشکی ارسال کرد که می تواند به ارتفاعات بالا رود و از آن عکس بگیرد. به یاد داشته باشید که این در اوایل قرن بیستم ، مدتها قبل از ورود ماهواره ها به فضا بود یا فضانوردان بر فراز ماه غوطه ور بودند.

ایده هوشمندانه گودارد در اینجا قرار دادن یک موشک در داخل یک موشک بود که کمی شبیه ایده مدرن یک موشک با مراحل است. می توانید کل موشک را در شکل 1 در سمت راست مشاهده کنید. موتور اصلی موشک به رنگ قرمز است. شما آن را با فیوز (14) روشن می کنید ، که می سوزد و دیسک های سوخت را آتش می کند (12). هنگامی که تمام سوخت سوخته و موشک به ارتفاع نسبتاً زیادی رسید ، موشک دوم (آبی) که بر روی آتش سوار می شود ، جدا می شود ، و حتی بالاتر از آتش سوزی می کند. از آنجا که موشک دوم وزن بسیار کمتری نسبت به نوع اول دارد ، مقادیر مشخصی از سوخت باعث می شود که آن را بسیار بالاتر از آسمان بلند کند تا اگر این سوخت مجبور شود هر دو راکت را به هم برساند.

موشک های نخ ریسی دور با سرعت بالا آن را به عنوان پرواز در طول، درست مانند یک را نگه می دارد ثبات آن گلوله های شلیک شده از تفنگ است. شکل 3 نشان می دهد که چگونه این اتفاق می افتد. این مقطع از طریق موشک در نقطه‌ای است که در شکل 1 3—3 مشخص شده است (جایی که راکتهای آبی و قرمز با هم ملاقات دارند). درج سوخت (16) جت گاز داغ را به سمت بیرون در مماس می سوزاند و می فرستد ، و بدین ترتیب بدنه موشک می چرخد. بر خلاف موتور اصلی موشک ، جت های چرخان توسط مدار الکتریکی نشان داده شده به عنوان 18 ، 19 و 20 مشتعل می شوند که باعث می شود همزمان آتش سوزی شوند. در عمل ، شما می توانید این موشک های مماس را به آتش بکشید تا این موشک در روی پایه خود بچرخد (شکل 5) ، یاطاقان توپ (22) و پس از چرخش ، فیوز اصلی (14) را روشن کنید تا آن را به آسمان منفجر کنید. .

بخش تجاری موشک – بخشی که کار مفید ما را انجام می دهد – بخش بارگذاری در قسمت بالا است. این در شکل 2 در سمت چپ نشان داده شده است. موشک گودارد برای عکس گرفتن از ارتفاع زیاد طراحی شده است ، بنابراین ما یک دوربین (نارنجی ، 36) و یک موتور ژیروسکوپ و القایی (بنفش ، بالا) داریم که در حالی که موشک می چرخد ​​، آن را به همان جهت نشان می دهد.

بنابراین چیزی شبیه به اندازه پیچیده به نظر نمی رسد!

چه کسی راکت ها را اختراع کرد؟ جدول زمانی مختصر از تاریخچه موشک

رابرت گدارد با موشک موتور بازی دو بازیگری خود در سال 1925

عکس: پدر موشک های مدرن ، رابرت هاچینگز گودارد ، در نوامبر سال 1925 با یکی از اختراعات خود ، موتور موشک دو کاره ، تصویر کرد. گودارد پس از بالا رفتن از درخت گیلاس در باغ خانواده ، ابتدا ایده سفر به فضا را به عنوان یک نوجوان بدست آورد: “من تصور می کردم ساختن وسیله ای که حتی امکان صعود به مریخ را داشته باشد ، چقدر عالی خواهد بود …” اختراعات شامل قدرت راکت هایی با سوخت های مایع و ساخت موشک هایی با مراحل چند گانه است – دو ایده اساساً مهم مورد استفاده در تقریبا هر موشک فضایی موفق که تا به امروز پرتاب شده است.

نقاط عطف اولیه

  • 700-900 پوند: مخترعین چینی باروت تولید می کنند.
  • 1232: جنگجویان چینی برای دفاع از شهر کایفنگ از حمله مغول از موشک های آتش بازی مانند استفاده می کنند که آنها را “فلش آتش پرواز” می نامیدند.
  • 1865: ژول ورن ، نویسنده فرانسوی با انتشار کتاب کلاسیک خود از زمین تا ماه اشتها را برای سفر به فضا تحریک می کند .
  • 1869: ادوارد اورت هیل داستانی به نام ماه آجر را منتشر می کند و ایده یک ماهواره ناوبری مصنوعی را توصیف می کند.
  • 1903: معلم روسی کنستانتین سیولکوفسکی (1957-1735) یک موشک را به فضای کیهانی منتشر می کند . دستاوردهای قابل توجه وی شامل پیشنهاد ایده موشک های با سوخت مایع ، مراحل راکت و معادله راکت (ریاضی اساسی سفر فضایی) است.
  • 1916: رابرت هاچینگز گودارد ، استاد فیزیك آمریكا (كه اغلب از او به عنوان “پدر موشك های مدرن” یاد می شود) ایده های خود را در یك گزارش 70 صفحه ای با عنوان روش دستیابی به ارتفاعات شدید بیان می كند. در میان صفحات آن پیشنهادی برای ارسال موشک به ماه است.
  • 1920: در 12 ژانویه 1920 ، سرمقاله ای در نیویورک تایمز ایده های گودارد راکت موش را “پوچ” خواند و اظهار داشت که “آنها دانش کافی را ندارند که روزانه در دبیرستان ها وجود دارد.”
  • 1923: فیزیکدان آلمانی ، هرمان اوبرت (1989-1989) کتابی تأثیرگذار به نام موشک به فضای بین سیاره ای منتشر کرد و توضیح داد که چگونه موشک ها می توانند در خلاء فضا کار کنند.
  • 1924: دانشمندان در اتحاد جماهیر شوروی (اتحادی از روسیه و کشورهای همسایه) یک انجمن مطالعه سفر مسافرتی بین سیاره ای پیدا کردند. معادل ایالات متحده ، انجمن بین قاره ای آمریکا ، شش سال بعد تأسیس می شود.
  • 1926: رابرت هاچینگز گودارد اولین موشک عملیاتی با سوخت مایع را در 16 مارس 1926 پرتاب کرد.
  • 1942-1945: در طول جنگ جهانی دوم ، دانشمندان آلمانی به سرپرستی ورنر فون براون (1912-1912) موشک مبتنی بر موشک V-2 را با مسافت طولانی ساختند که حملات ویرانگری به شهرهای دشمن ، از جمله لندن ، انگلیس ، انجام می دهد. پس از پایان جنگ ، فون براون و بیش از 100 دانشمند آلمانی موشک دیگر به ایالات متحده نقل مکان می کنند ، جایی که آنها کار خود را برای ارتش آمریکا و سرانجام آژانس فضایی آمریکا ناسا آغاز می کنند.
مطلب پیشنهادی منوجان
هوش مصنوعی چیست

عکس موشک اولیه اطلس در سال 1963 توسط ناسا

عکس: یک موشک اطلس اولیه که در سال 1963 عکاسی شد.

پرواز فضایی انسان

  • 1957: اتحاد جماهیر شوروی Sputnik 1 ، اولین ماهواره در مدار زمین ، را در 4 اکتبر 1957 پرتاب کرد. Sputnik 2 یک ماه بعد ، در 3 نوامبر ، با یک کیهان شناسی سگ ، لائیکا سگ ، روی یک هواپیما انفجار کرد.
  • 1959: هواپیمای آزمایشی متعارف و موشک های جزئی ، ناسا و هواپیمای آزمایشگاهی X-15 نیروی هوایی ایالات متحده سفر خود را در ماه سپتامبر سال 1959 انجام می دهد. طی چند سال آینده ، این کمک به خلبانان نظامی برای پرواز با موشک با سرعت بالا و ارتفاع انجام می شود. و رکورد سرعت جهان را برای هواپیمای خزنده انسان تقریباً 7 برابر سرعت صدا تعیین می کند.
  • 1961: یوری گاگارین ، فضانورد اتحاد جماهیر شوروی (12) – اولین شخصی که در 12 آوریل 1961 به فضا و مدار زمین چرخید. ماه بعد ، در 5 ماه مه ، آلن شپرد (1923-1998) نیروی دریایی ایالات متحده اولین شد. فضانورد آمریکایی در فضایی که در یک فضاپیمای عطارد پرواز می کند.
  • 1963: والنتینا ترشکووا (1937-) به عنوان اولین زن فضا در ماموریت ووستوک 6 اتحاد جماهیر شوروی تبدیل شد.
  • 1969: در 20 ژوئیه 1969 ، نیل آرمسترانگ و ادوین “وزوز” آلدرین اولین مردانی هستند که در طی مأموریت آپولو 11 با قدم زدن روی ماه ، به کمک همکارشان مایکل کالینز ، که در مدار قمری است ، کمک کردند. پنج مأموریت دیگر آپولو با موفقیت ماه را کشف کردند تا آخرین مرحله ، آپولو 17 ، در 19 دسامبر 1972 نتیجه بگیرد. روز بعد از فرود ماه ، نیویورک تایمز بابت مسخره کردن ایده اصلی گودارد در مورد موشک های ماه ، عذرخواهی می کند: که یک موشک می تواند در یک خلا و همچنین در یک جو کار کند. تایمز پشیمان خطا است. “
  • 1971-1982: اتحاد جماهیر شوروی مجموعه ای از هفت ایستگاه فضایی Salyut را اداره می کند که کیهان نوردان برای طولانی ترین زمان مداوم در فضا تعدادی از سوابق استقامت را تعیین می کنند.
  • 1973: ایالات متحده ایستگاه فضایی رقیب خود ، Skylab را راه‌اندازی کرد . تا سال 1979 ، هنگامی که سرانجام دوباره به زمین سقوط می کند ، در مدار می ماند
  • 1982: شاتل فضایی ایالات متحده ، یک هواپیمای فضایی قابل استفاده مجدد ، سفر دوشیزه خود را انجام می دهد.
  • 1986: برنامه شاتل به پایان ناگهانی در 28 ژانویه 1986 هنگامی که چلنجر ، یکی از ناوگان شاتل ، یک دقیقه پس از شروع مأموریت STS-51-L منفجر می شود ، و هر هفت نفر را سوار هواپیما می کند.
  • 1986: اتحاد جماهیر شوروی میر را که یک ایستگاه فضایی به طور مداوم خدمه است ، راه اندازی کرد . تا سال 2001 ، بیش از سه برابر طول عمر برنامه ریزی شده اش ، در مدار باقی می ماند.
  • 1998: ساخت ایستگاه فضایی بین المللی از 20 نوامبر 1988 آغاز می شود. به دنبال 115 پرواز فضایی دیگر ، به تدریج شکل می گیرد. ساختار فعلی چهار برابر بزرگتر از میر ، پنج برابر بزرگتر از Skylab ، و تا زمانی که یک زمین فوتبال (آمریکایی) است.
  • 2004: SpaceShipOne برنده جایزه Ansari X (مسابقه ای برای توسعه اولین هواپیمای فضایی غیر قابل استفاده ، غیر دولتی) می شود و پرواز دوشیزه خود را به فضا در 21 ژوئن 2004 تبدیل می کند.
  • 2010: ناسا و نیروی هوایی ایالات متحده با موفقیت یک پهپاد فضایی قابل استفاده مجدد با طول 9 متر به طول 30 متر با نام X-37B را که توسط بوئینگ ساخته شده بود ، آزمایش کردند.
  • 2011: ناوگان فضایی شاتل بعد از 135 ماموریت رسما بازنشسته می شود. چهار شاتل زنده مانده ، خانه های جدیدی را در موزه های سراسر ایالات متحده پیدا می کنند .
  • 2015: آژانس فضایی اروپا (ESA) یک پرواز آزمایشی موفق از هواپیمای فضایی قابل استفاده مجدد خود یعنی Intermediate eXperimental Vehicle (IXV) انجام می دهد .
  • 2018: ناسا InSight را آغاز کرد ، مأموریت جدیدی به مریخ است که اسرار ساختار داخلی سیاره سرخ (پوسته ، گوشته و هسته آن) را بررسی می کند.
  • 2019: کاوشگر Chang’e-4 نپوشیده چین اولین فضاپیمایی است که در حاشیه ماه قرار دارد. بعداً در سال 2019 ، ماموریت هند Chandrayaan-2 به سختی نتواند یک فرودگیر ماهوار و مریخ نورد را روی ماه قرار دهد.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.