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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
Transbordadores espaciales Shuttle y Buran. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. El transbordador espacial o simplemente el transbordador (ing. Space Shuttle - "transbordador espacial") es una nave espacial de transporte reutilizable estadounidense. Los transbordadores se utilizaron como parte del programa gubernamental Sistema de Transporte Espacial (STS) de la NASA. Se entendió que los transbordadores "correrían como lanzaderas" entre la órbita terrestre baja y la Tierra, entregando cargas útiles en ambas direcciones.
El programa del transbordador ha sido desarrollado por el norteamericano Rockwell en nombre de la NASA desde 1971. Al crear el sistema, se utilizaron una serie de soluciones técnicas para los módulos lunares del programa Apolo de la década de 1960: experimentos con aceleradores de combustible sólido, sistemas para separarlos y recibir combustible de un tanque externo. En total se construyeron cinco transbordadores (dos de ellos murieron en desastres) y un prototipo. Los vuelos al espacio se realizaron del 12 de abril de 1981 al 21 de julio de 2011. Si bien los lanzamientos espaciales eran raros, la cuestión del costo de los vehículos de lanzamiento no atrajo mucho la atención. Pero a medida que avanzaba la exploración espacial, comenzó a ganar importancia. El costo de un vehículo de lanzamiento en el costo total de lanzar una nave espacial varía. Si el vehículo de lanzamiento es en serie y la nave espacial que lanza es única, el costo del vehículo de lanzamiento es aproximadamente el 10 por ciento del costo total del lanzamiento. Si la nave espacial es en serie y el portador es único, hasta el 40 por ciento o más. El alto costo del transporte espacial se explica por el hecho de que el vehículo de lanzamiento se usa solo una vez. Los satélites y las estaciones espaciales operan en órbita o en el espacio interplanetario, trayendo un cierto resultado científico o económico, mientras que las etapas de los cohetes, que tienen un diseño complejo y un equipo costoso, se queman en capas densas de la atmósfera. Naturalmente, surgió la cuestión de reducir el costo de los lanzamientos espaciales mediante el relanzamiento de los vehículos de lanzamiento. Hay muchos proyectos de tales sistemas. Uno de ellos es un avión espacial. Se trata de una máquina alada que, como un avión de línea, despegaría del puerto espacial y, tras haber puesto en órbita una carga útil (satélite o nave espacial), regresaría a la Tierra. Pero todavía es imposible crear un avión de este tipo, principalmente debido a la relación necesaria entre las masas de la carga útil y la masa total de la máquina. Muchos otros esquemas de aviones reutilizables resultaron ser económicamente poco rentables o difíciles de implementar. Sin embargo, en los Estados Unidos, sin embargo, se dirigieron a la creación de una nave espacial reutilizable. Muchos expertos estaban en contra de un proyecto tan costoso. Pero el Pentágono lo apoyó. El desarrollo del sistema Space Shuttle ("transbordador espacial") comenzó en los Estados Unidos en 1972. Se basó en el concepto de una nave espacial reutilizable diseñada para lanzar satélites artificiales y otros objetos en órbitas cercanas a la Tierra. El transbordador espacial es una combinación de una etapa orbital tripulada, dos propulsores de cohetes sólidos y un gran tanque de combustible ubicado entre estos propulsores. El transbordador se lanza verticalmente con la ayuda de dos propulsores de combustible sólido (cada uno de 3,7 metros de diámetro), así como motores de cohetes de combustible líquido de la etapa orbital, que funcionan con combustible (hidrógeno líquido y oxígeno líquido) de un gran combustible. tanque. Los propulsores de combustible sólido funcionan solo en la parte inicial de la trayectoria. Su tiempo de ejecución es de poco más de dos minutos. A una altitud de 70 a 90 kilómetros, los propulsores se separan, se lanzan en paracaídas al agua, al océano y se remolcan a la costa para volver a usarlos después de reacondicionarlos y recargarlos. Al entrar en órbita, el depósito de combustible (8,5 metros de diámetro y 47 metros de largo) se deja caer y se quema en las densas capas de la atmósfera.
El elemento más complejo del complejo es la etapa orbital. Se asemeja a un avión cohete con un ala delta. Además de los motores, alberga la cabina y el compartimento de carga. La etapa orbital sale de órbita como una nave espacial convencional y aterriza sin empuje, solo debido a la fuerza de elevación de un ala en flecha de pequeña relación de aspecto. El ala permite que la etapa orbital realice alguna maniobra tanto en alcance como en curso y, en última instancia, aterrizar en una franja de hormigón especial. La velocidad de aterrizaje del escenario es mucho mayor que la de cualquier caza: unos 350 kilómetros por hora. El cuerpo de la etapa orbital debe soportar temperaturas de 1600 grados centígrados. El escudo térmico consta de 30922 placas de silicato pegadas al fuselaje y ajustadas entre sí. El transbordador espacial es una especie de compromiso tanto técnico como económico. La carga útil máxima entregada por el transbordador en órbita es de 14,5 a 29,5 toneladas, y su masa de lanzamiento es de 2000 toneladas, es decir, la carga útil es solo del 0,8 al 1,5 por ciento de la masa total de la nave espacial reabastecida de combustible. Al mismo tiempo, esta cifra para un cohete convencional con la misma carga útil es del 2 al 4 por ciento. Si tomamos como indicador la relación entre la carga útil y el peso de la estructura, excluyendo el combustible, la ventaja a favor de un cohete convencional aumentará aún más. Tal es el precio de la oportunidad de reutilizar, al menos parcialmente, las estructuras de las naves espaciales. Uno de los creadores de naves y estaciones espaciales, el piloto-cosmonauta de la URSS, el profesor K.P. Feoktistov evalúa la eficiencia económica del Transbordador de la siguiente manera: "No hace falta decir que no es fácil crear un sistema de transporte económico. Algunos expertos también están confundidos acerca de la idea del Transbordador por lo siguiente. Que en un año solo uno Los "aviones", para justificar su construcción, deben poner en órbita alrededor de mil toneladas de cargamentos diferentes. Por otro lado, existe una tendencia a reducir el peso de las naves espaciales, aumentar la duración de su vida activa en órbita y, en general, para reducir el número de vehículos de lanzamiento resolviendo un conjunto de tareas para cada uno de ellos.
Desde el punto de vista de la eficiencia, la creación de un buque de transporte reutilizable de una capacidad de carga tan grande es prematura. Es mucho más rentable abastecer estaciones orbitales con la ayuda de vehículos de transporte automático del tipo Progress.Hoy, el costo de un kilogramo de carga lanzada al espacio por el transbordador es de $ 25000, y por el Proton, $ 5000. Sin el apoyo directo del Pentágono, el proyecto difícilmente podría haber llegado a la etapa de experimentos de vuelo. Al comienzo del proyecto, se estableció un comité en la sede de la Fuerza Aérea de los EE. UU. para el uso del transbordador. Se tomó la decisión de construir una plataforma de lanzamiento de transbordadores en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California, desde la cual se lanzan las naves espaciales militares. Los clientes militares planearon usar el transbordador para llevar a cabo un amplio programa de despliegue de satélites de reconocimiento en el espacio, sistemas para detección de radar y orientación de misiles de combate, para vuelos de reconocimiento tripulados, creación de puestos de comando espaciales, plataformas orbitales con armas láser, para " inspección" de extraterrestres en órbita. Objetos espaciales y su entrega a la Tierra. El transbordador también se consideró como uno de los eslabones clave en el programa general para la creación de armas láser espaciales. Entonces, ya en el primer vuelo, la tripulación de la nave espacial Columbia llevó a cabo una tarea militar relacionada con la verificación de la confiabilidad del dispositivo de puntería para armas láser. Un láser colocado en órbita debe apuntar con precisión a misiles a cientos y miles de kilómetros de distancia. Desde principios de la década de 1980, la Fuerza Aérea de EE. UU. ha estado preparando una serie de experimentos no clasificados en órbita polar para desarrollar equipos avanzados para rastrear objetos que se mueven en el aire y en el espacio sin aire. El desastre del Challenger el 28 de enero de 1986 hizo ajustes al desarrollo posterior de los programas espaciales de EE. UU. El Challenger realizó su último vuelo, paralizando todo el programa espacial estadounidense. Mientras se guardaban los transbordadores, se cuestionó la cooperación de la NASA con el Departamento de Defensa. La Fuerza Aérea ha disuelto efectivamente su grupo de astronautas. También cambió la composición de la misión científico-militar, que recibió el nombre de STS-39 y fue trasladada a Cabo Cañaveral. Las fechas para el próximo vuelo se retrasaron repetidamente. El programa se reanudó recién en 1990. Desde entonces, los transbordadores han realizado vuelos espaciales con regularidad. Participaron en la reparación del telescopio Hubble, vuelos a la estación Mir y la construcción de la ISS. Cuando se reanudaron los vuelos de Shuttle en la URSS, ya estaba listo un barco reutilizable, que en muchos aspectos superaba al estadounidense. El 15 de noviembre de 1988, el nuevo vehículo de lanzamiento Energia lanzó la nave espacial reutilizable Buran a la órbita terrestre baja. Tras realizar dos órbitas alrededor de la Tierra, guiado por máquinas milagrosas, aterrizó maravillosamente en la pista de hormigón de Baikonur, como un avión de Aeroflot.
¡El vehículo de lanzamiento Energia es el cohete base de todo un sistema de vehículos de lanzamiento, formado por una combinación de un número diferente de etapas modulares unificadas y capaz de lanzar vehículos que pesan desde 10 hasta cientos de toneladas al espacio! Su base, el núcleo, es el segundo paso. Su altura es de 60 metros, el diámetro es de unos 8 metros. Tiene cuatro motores de cohetes de combustible líquido alimentados por hidrógeno (combustible) y oxígeno (oxidante). El empuje de cada uno de estos motores en la superficie de la Tierra es de 1480 kN. Cuatro bloques están acoplados en pares alrededor de la segunda etapa en su base, formando la primera etapa del vehículo de lanzamiento. Cada bloque está equipado con el motor de cuatro cámaras RD-170 más potente del mundo con un empuje de 7400 kN cerca de la Tierra. El "paquete" bloquea la primera y la segunda etapa y forma un potente y pesado vehículo de lanzamiento con un peso de lanzamiento de hasta 2400 toneladas y una carga útil de 100 toneladas. El empuje total de sus motores al inicio del vuelo alcanza los 36000 kN. "Buran" tiene un gran parecido externo con el "Shuttle" estadounidense. La nave está construida según el esquema de un avión sin cola con un ala delta de barrido variable, tiene controles aerodinámicos que funcionan durante el aterrizaje después de regresar a las capas densas de la atmósfera: un timón y elevones. Pudo hacer un descenso controlado en la atmósfera con una maniobra lateral de hasta 2000 kilómetros. La longitud del Buran es de 36,4 metros, la envergadura es de unos 24 metros, la altura del barco sobre el chasis es de más de 16 metros. El peso de lanzamiento del barco es de más de 100 toneladas, de las cuales 14 toneladas son de combustible. Una cabina sellada totalmente soldada para la tripulación y la mayor parte del equipo de vuelo como parte del complejo espacial y de cohetes, vuelo autónomo en órbita, descenso y aterrizaje se inserta en el compartimiento de la nariz. Volumen de la cabina: más de 70 metros cúbicos.
Buran en el espacio Al regresar a las capas densas de la atmósfera, las partes más estresadas por el calor de la superficie del barco se calientan hasta 1600 grados, mientras que el calor que llega directamente a la estructura metálica del barco no debe exceder los 150 grados. Por lo tanto, "Buran" se distinguió por una poderosa protección térmica, que proporciona condiciones de temperatura normales para la estructura del barco durante el paso de capas densas de la atmósfera durante el aterrizaje. El revestimiento de protección térmica de más de 38 mil baldosas está hecho de materiales especiales: fibra de cuarzo, fibras orgánicas de alta temperatura, material en parte a base de carbono. La armadura de cerámica tiene la capacidad de acumular calor sin pasarlo al casco del barco. La masa total de esta armadura era de unas 9 toneladas. La longitud del compartimento de carga de Buran es de unos 18 metros. Su amplio compartimento de carga podía albergar una carga útil de hasta 30 toneladas. Se podrían colocar grandes naves espaciales allí: grandes satélites, bloques de estaciones orbitales. El peso de aterrizaje del barco es de 82 toneladas. "Buran" estaba equipado con todos los sistemas y equipos necesarios para el vuelo automático y tripulado. Estos son medios de navegación y control, y sistemas de televisión e ingeniería de radio, y dispositivos automáticos para controlar el régimen térmico, y un sistema de soporte de vida de la tripulación, y mucho, mucho más. El sistema de propulsión principal, dos grupos de motores para maniobrar, están ubicados al final de la sección de cola y al frente del casco. Los cambios que distinguieron el sistema Energia-Buran del sistema del Transbordador Espacial tuvieron los siguientes resultados: en el sistema Energia-Buran, solo la nave orbital en sí fue un elemento reutilizable en el primer vuelo, y los bloques de la primera etapa y el bloque central fueron perdido durante el proceso de lanzamiento. Por otro lado, se creó un sistema de transporte espacial universal que, a diferencia de los estadounidenses, permitió lanzar al espacio no solo el Buran, sino también cargas pesadas arbitrarias de hasta 100 toneladas, mientras que en Estados Unidos el transbordador es forma parte integral del sistema de transporte y la carga está limitada a 29,5 toneladas, y debido a las características de alineación de la nave orbital nunca se realizó ni un solo vuelo con carga completa. En Estados Unidos, había planes para crear un sistema de carga desechable basado únicamente en el Shuttle (Shuttle-C), pero no se implementaron. Autor: Musskiy S.A.
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