nave espacial - Spacecraft


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Mais de 100 soviético e russo Soyuz nave espacial tripulada (versão TMA mostrado) ter voado desde 1967 e agora suporta a Estação Espacial Internacional .
primeiro lançamento da Columbia na missão
Os EUA Space Shuttle voaram 135 vezes desde 1981 até 2011, apoiando Spacelabe, Mir , e o ISS. ( Da Columbia primeiro lançamento, que tinha um tanque externo branco, mostrado)

A sonda é um veículo ou máquina concebida para voar no espaço exterior . Nave espacial são usados para uma variedade de fins, incluindo comunicações , observação da Terra , meteorologia , navegação , colonização espacial , exploração planetária , e transporte de seres humanos e de carga . Todos nave espacial, exceto single-stage-a-órbita veículos não podem chegar ao espaço por conta própria, e exigem um veículo de lançamento (foguete)

Em um voo sub-orbital , um veículo espaço entra espaço e, em seguida, retorna para a superfície, sem ter passado para uma órbita . Para voos espaciais orbitais , naves espaciais entram órbitas fechadas em torno da Terra ou em torno de outros corpos celestes . Nave espacial usado para o voo espacial humano e transportam pessoas a bordo como passageiros ou tripulantes de início ou em órbita ( estações espaciais ), apenas, ao passo que aqueles usados para missões espaciais robóticas operar tanto de forma autônoma ou telerobotically . Nave espacial robótica utilizada para apoiar a investigação científica são sondas espaciais . Sonda robótico que permanecem em órbita em torno de um corpo planetário são artificiais satélites . Apenas um punhado de sondas interestelares , como a Pioneer 10 e 11 , a Voyager 1 e 2 , e New Horizons , estão em trajetórias que deixam o Sistema Solar .

A nave espacial orbital pode ser recuperável ou não. Pelo método de reentrada à Terra podem ser divididos em não-alados cápsulas espaciais e alados avião espacial .

A humanidade tem conseguido vôo espacial, mas apenas algumas nações têm a tecnologia para lançamentos orbitais : Rússia ( RSA ou "Roscosmos"), o Estados Unidos ( NASA ), os Estados membros da Agência Espacial Europeia (ESA) , Japão ( JAXA ), China ( CNSA ), Índia ( ISRO ), Taiwan ( Instituto Nacional de Chung-Shan da Ciência e Tecnologia , Organização Nacional de Taiwan Space (NSPO) , Israel ( ISA ), Irã ( ISA ), e Coréia do Norte ( NADA ).

História

O primeiro satélite artificial, Sputnik 1 . Ele foi lançado pela União Soviética

Um alemão V-2 tornou-se a primeira nave espacial quando atingiu uma altitude de 189 km, em Junho de 1944 em Peenemünde , Alemanha. Sputnik 1 foi o primeiro satélite artificial . Foi lançado em uma elíptica órbita terrestre baixa (LEO) pela União Soviética em 4 de outubro de 1957. O lançamento marcou o início de nova política, militar, tecnológica e os avanços científicos; enquanto o lançamento do Sputnik foi um evento único, que marcou o início da era espacial . Para além do seu valor como um primeiro tecnológico, Sputnik 1 também ajudou a identificar o superior camada atmosférica densidade de, por meio de medição de alterações orbital do satélite. Ele também forneceu dados sobre rádio distribuição -signal na ionosfera . Pressurizada de nitrogênio no corpo falsa do satélite forneceu a primeira oportunidade para meteoróide detecção. Sputnik 1 foi lançado durante o Ano Geofísico Internacional do site No.1 / 5 , na 5ª Tyuratam gama, em Cazaque SSR (agora no Cosmódromo de Baikonur ). O satélite viajou a 29.000 km (18.000 milhas) por hora, tendo 96,2 minutos para completar uma órbita, e emitia sinais de rádio em 20,005 e 40,002  MHz

Enquanto Sputnik 1 era a primeira nave espacial a orbitar a Terra, outros objetos feitos pelo homem já tinha alcançado uma altitude de 100 km, que é a altura exigida pela organização internacional Fédération Aéronautique Internationale para contar como um vôo espacial. Esta altitude é chamada a linha de Kármán . Em particular, na década de 1940 houve vários lançamentos de teste do V-2 , alguns dos quais atingiram altitudes bem mais de 100 km.

tipos de naves espaciais

espaçonave tripulada

Apollo 17 Módulo de Comando em órbita lunar

A partir de 2016, apenas três nações têm voado nave espacial tripulado: URSS / Rússia, EUA e China. A sonda primeira tripulação foi Vostok 1 , que realizou cosmonauta soviético Yuri Gagarin ao espaço, em 1961, e completou uma órbita da Terra completa. Havia cinco outras missões tripuladas que usavam uma nave espacial Vostok . A sonda segunda tripulação foi chamado Freedom 7 , e realizou um voo sub-orbital em 1961 transportando astronauta americano Alan Shepard a uma altitude de pouco mais de 187 quilômetros (116 milhas). Havia cinco outras missões tripuladas usando nave espacial Mercury .

Outros nave espacial tripulado soviético incluem o Voskhod , Soyuz , un voado tripulados como Zond / L1 , L3 , TKS , eo Salyut e Mir tripulados estações espaciais . Outros nave espacial americana tripulada incluem a nave Gemini , nave espacial Apollo , o Skylab estação espacial, e o ônibus espacial com undetached Europeia Spacelab e US privadas SPACEHAB espaço estações-módulos. China desenvolveu, mas não voou Shuguang , e está usando atualmente Shenzhou (sua primeira missão com tripulação foi em 2003).

Excepto para o vaivém espacial, toda a nave espacial orbital tripulado recuperável foram cápsulas espaciais .

A Estação Espacial Internacional , tripulados desde novembro de 2000, é uma joint venture entre a Rússia, os Estados Unidos, Canadá e vários outros países.

avião espacial

Columbia pouso orbiter

Alguns veículos reutilizáveis foram concebidos apenas para voos espaciais tripulados, e estes são frequentemente chamados de avião espacial. O primeiro exemplo de tal era a North American X-15 nave espacial, que realizou dois vôos tripulados que atingiu uma altitude de mais de 100 km na década de 1960. A primeira nave espacial reutilizável, o X-15 , estava em uma trajetória suborbital em 19 jul 1963 lançou ao ar.

A primeira nave espacial orbital parcialmente reutilizável, um não-cápsula alado, o ônibus espacial , foi lançado pelos EUA sobre o 20º aniversário do Yuri Gagarin vôo 's, em 12 de abril de 1981. Durante a era espacial, seis sondas foram construídas, todos dos quais voaram na atmosfera e cinco dos quais voaram no espaço. Empresa foi usado apenas para testes de aproximação e aterragem, o lançamento da parte de trás de um SCA Boeing 747 e deslizando para deadstick aterragens em Edwards AFB, Califórnia . O primeiro ônibus espacial a voar para o espaço foi Columbia , seguido pelo Challenger , Descoberta , Atlantis e Endeavour . Endeavour foi construído para substituir Challenger quando foi perdida em janeiro de 1986. Columbia rompeu-se durante a reentrada em Fevereiro de 2003.

A primeira nave espacial automática parcialmente reutilizável foi o Buran shuttle de classe , lançado pela URSS em 15 de novembro de 1988, embora tenha feito apenas um vôo e esta foi uncrewed. Esta nave espacial foi projetado para uma tripulação e se parecia muito com os EUA Vaivém espacial, embora seus impulsionadores drop-off utilizado propelentes líquidos e suas principais motores foram localizados na base do que seria o tanque externo no vaivém americano. Falta de financiamento, complicado pela dissolução da URSS , impediu quaisquer lances de Buran. O vaivém espacial foi posteriormente modificado para permitir a re-entrada autónoma em caso de necessidade.

Per a Visão para Exploração Espacial , o ônibus espacial foi aposentado em 2011, devido principalmente a sua idade avançada e alto custo do programa atingindo mais de um bilhão de dólares por voo. Papel transporte humano da Shuttle é para ser substituído por SpaceX 's Dragon V2 e Boeing s' CST-100 o mais tardar em 2017. papel de transporte de carga pesada da Shuttle é para ser substituído por foguetes descartáveis, como o Sistema de Lançamento Espacial e da SpaceX Falcon pesado .

Scaled Composites ' SpaceShipOne foi um suborbital reutilizável spaceplane que levou os pilotos Mike Melvill e Brian Binnie em voos consecutivos em 2004 para ganhar o Ansari X Prize . The Spaceship Company vai construir o seu sucessor SpaceShipTwo . Uma frota de SpaceShipTwos operados pela Virgin Galactic foi planejado para começar reutilizável voo espacial privado transportando passageiros pagantes em 2014, mas foi adiado após o acidente de VSS Empresa .

nave espacial não tripulada

Jules Verne Automated Transfer Vehicle (ATV) aproxima-se da Estação Espacial Internacional na segunda-feira 31 de março, 2008
Mariner 10 diagrama da trajetória passado planeta Vênus

Concebido como tripulada mas voou como só nave espacial não tripulada

Semi-tripulada - tripulado como estações espaciais ou parte de estações espaciais

satélites de órbita da Terra

sondas lunar

  • Clementine - US missão da Marinha, orbitou Lua, detectado hidrogênio nos pólos
  • Kaguya JPN - orbiter lunar
  • Luna 1 - O primeiro sobrevôo lunar
  • Luna 2 - primeiro impacto lunar
  • Luna 3 - primeiras imagens do lado mais distante lunar
  • Luna 9 - primeiro pouso suave na Lua
  • Luna 10 - primeira sonda lunar
  • Luna 16 - primeiro recuperação amostra lunar não tripulado
  • Lunar Orbiter - muito bem sucedida série de naves espaciais mapeamento lunar
  • Lunar Prospector - confirmou detecção de hidrogénio nos pólos lunar
  • Lunar Reconnaissance Orbiter - Identifica locais de pouso seguros e localiza recursos Lua
  • Lunokhod - rovers lunares soviéticos
  • SMART-1 da ESA - Lunar Impact
  • Surveyor - primeira sonda macia dos EUA
  • Chang'e 1 - Chang'e missão lunar da China
  • Chang'e 2 - Chang'e missão lunar da China
  • Chang'e 3 - Chang'e missão lunar da China
  • Chandrayaan 1 - primeira missão lunar indiana
Concepção artística de Cassini-Huygens , uma vez que entra Saturn órbita
A concepção do artista da nave espacial Phoenix como ela aterra em Marte

sondas planetárias

Outros - espaço profundo

nave espacial mais rápida

  • Helios I e II sondas solares (252.792 quilômetros pela hora ou 157.078 mph)

Furthest nave espacial do Sun

  • Pioneer 10 em 114,07 UA em Janeiro de 2016, viajando para fora em cerca de 2,5 UA / ano
  • Pioneer 11 em 111,4 AU partir de julho de 2015, viajando para fora em cerca de 2,4 UA / ano
  • Voyager 1 em 135,7 AU partir de agosto de 2016, viajando para fora em cerca de 3,6 UA / ano
  • Voyager 2 em 111,4 AU partir de agosto de 2016, viajando para fora em cerca de 3,3 UA / ano

programas não financiadas e cancelados

O primeiro vôo de teste do Delta Clipper-Experimental Avançado ( DC-XA ), um sistema de lançamento protótipo

nave espacial tripulada

avião espacial multi-estágio

SSTO avião espacial

Nave espacial em desenvolvimento

tripulado

Unmanned

subsistemas

Um sistema de sonda compreende vários subsistemas, dependendo do perfil de missão. Subsistemas de naves espaciais compreendem "da nave espacial ônibus " e podem incluir determinação de atitude e controle (variadamente chamada ADAC, ADC, ou ACS), orientação, navegação e controle (GNC ou GN & C), comunicações (comms), de comando e manipulação de dados (CDH ou C & DH ), de energia (EPS), de controlo térmico (TCS), de propulsão, e estruturas. Ligado ao bus são tipicamente cargas úteis .

suporte de vida
Nave espacial destinada para o voo espacial humano também deve incluir um sistema de suporte de vida para a tripulação.
Sistema de controle de reação propulsores na parte da frente os EUA Space Shuttle
controle de atitude
A nave espacial precisa de um controle de atitude subsistema a orientação correcta no espaço e responder aos externos torques e forças corretamente. O subsistema de controlo de atitude consiste de sensores e actuadores , em conjunto com algoritmos de controlo. O subsistema de controle de atitude permite apontar adequado para o objetivo da ciência, sol apontando para poder aos painéis solares e apontando terra para comunicações.
GNC
Orientação refere-se ao cálculo dos comandos (normalmente feito pelo subsistema CDH) necessárias para dirigir a sonda onde é desejado para ser. Navegação significa a determinação de uma nave espacial elementos orbitais ou posição. Controle significa ajustar o caminho da nave espacial para atender os requisitos da missão.
manuseio de comando e dados
O subsistema CDH recebe comandos do subsistema de comunicações, executa a validação e descodificação dos comandos, e distribui os comandos para os subsistemas de espaçonaves apropriadas e componentes. O CDH também recebe dados de limpeza e dados científicos de outros subsistemas e componentes espaciais, e empacota os dados para armazenamento em um gravador de dados ou transmissão para o chão através do subsistema de comunicações. Outras funções do CDH incluem manter o relógio nave espacial e monitoramento state-of-saúde.
comunicações
Nave espacial, tanto robótica e tripulados , utilizar diversos sistemas de comunicações para comunicação com estações terrestres, bem como para a comunicação entre naves espaciais no espaço. Tecnologias utilizadas incluem RF e óptico comunicação. Além disso, algumas cargas de naves espaciais são explicitamente com o propósito de terra-terra de comunicação usando retransmissoras receptor / tecnologias eletrônicas.
Poder
Nave espacial precisa de uma geração de energia elétrica e subsistema de distribuição para alimentar os vários subsistemas de espaçonaves. Para nave espacial perto da Sun , painéis solares são frequentemente usados para gerar energia elétrica. Nave espacial projetada para operar em locais mais distantes, por exemplo Júpiter , pode empregar um gerador de radioisótopo termelétrica (RTG) para gerar energia elétrica. A energia eléctrica é enviado através de um equipamento de condicionamento de energia, antes de passar através de uma unidade de distribuição de energia eléctrica através de um barramento para outros componentes da nave espacial. As baterias são, tipicamente, ligado ao barramento via um regulador de carga da bateria, e as baterias são usadas para fornecer energia eléctrica durante períodos quando a energia primária não está disponível, por exemplo, quando uma sonda de baixa órbita terrestre é eclipsada por terra.
controle térmico
Nave espacial deve ser projetado para suportar o trânsito através da atmosfera da Terra e do ambiente espacial . Eles devem operar em um vácuo com temperaturas variando entre potencialmente centenas de graus Celsius , bem como (se for sujeito a reentrada) na presença de plasmas. Necessidades de material é tal que qualquer temperatura de fusão elevada, materiais de baixa densidade, tais como o berílio e reforçado carbono-carbono ou (possivelmente devido aos requisitos de espessura inferiores apesar da sua elevada densidade) de tungsténio ou ablativos compósitos de carbono-carbono são utilizados. Dependendo do perfil de missão, a sonda também pode precisar para operar na superfície de outro corpo planetário. O subsistema de controlo térmico pode ser passivo, dependente da selecção de materiais com propriedades radioactivas específicas. Controlo térmico activo faz uso de aquecedores eléctricos e certos actuadores , tais como grelhas para controlar a temperatura varia de equipamentos dentro de gamas específicas.
propulsão de naves espaciais
Nave espacial pode ou não ter uma propulsão subsistema, dependendo se ou não as chamadas do perfil de missão para a propulsão. O Swift nave espacial é um exemplo de uma nave espacial que não tem um subsistema de propulsão. Tipicamente, porém, LEO sonda incluir um subsistema de propulsão para ajustes de altura (arrastar make-up) e manobras inclinação manobras de ajustamento. Um sistema de propulsão também é necessário para a nave espacial que executar manobras de gestão momentum. Componentes de um subsistema de propulsão convencional incluem combustível, tanques, válvulas, tubulações, e propulsores . As interfaces do sistema de controlo térmico com o subsistema de propulsão através da monitorização da temperatura dos componentes, e por pré-aquecimento e tanques de propulsores, em preparação para uma manobra nave espacial.
estruturas
Nave espacial deve ser projetado para suportar cargas de lançamento transmitidas pelo veículo de lançamento, e deve ter um ponto de ligação para todos os outros subsistemas. Dependendo perfil da missão, o subsistema estrutural possa precisar para suportar cargas transmitidas pela entrada na atmosfera de outro corpo planetário , e pouso na superfície de outro corpo planetário.
carga paga
A carga útil depende da missão da nave espacial, e é normalmente considerada como a parte da nave espacial "que paga as contas". Cargas típicos poderiam incluir instrumentos científicos ( câmeras , telescópios , ou detectores de partículas , por exemplo), carga, ou uma tripulação humana .
segmento terrestre
O segmento terrestre , embora não tecnicamente parte da nave espacial, é vital para a operação da nave espacial. Os componentes típicos de um segmento terrestre em uso durante as operações normais incluem uma academia de operações de missão onde a equipe de operações de voo conduz as operações da nave espacial, uma instalação de processamento e armazenamento de dados, estações terrestres para irradiar sinais para e receber sinais da sonda, e uma rede de voz e comunicação de dados para ligar todos os elementos de missão.
Veículo de lançamento
O veículo de lançamento impulsiona a nave espacial a partir da superfície da Terra, através da atmosfera , e em uma órbita , a órbita exata ser dependente da configuração missão. O veículo de lançamento pode ser dispensável ou reutilizável .

Veja também

Referências

Notas

Bibliografia

links externos