Википедия

Межпланетный полёт

18 Июл, 2025 / 21:24

Межпланетный космический полёт (межпланетное путешествие) — путешествие между планетами, как правило, в пределах одной планетной системы. В практике человечества понятие космический полёт такого типа означает реальный и гипотетический перелёт между планетами Солнечной системы. Составная часть гипотетических проектов колонизации космоса человечеством.

Фотографии с зонда MESSENGER при пролёте мимо Земли по пути к Меркурию, собранные в видеофрагмент. Пролёт совершён в рамках первого манёвра Гравитационной пращи через год после запуска перед перелётом к Венере

Практические достижения в области межпланетных путешествий

Дистанционно управляемые космические зонды (Автоматическая межпланетная станция, АМС) пролетали вблизи всех планет Солнечной системы от Меркурия до Нептуна. Зонд «Новые горизонты», был запущен к девятой на тот момент планете — Плутону и пролетел мимо этой карликовой планеты в 2015 году. Зонд «Dawn» («Рассвет») в настоящее время находится на орбите карликовой планеты Церера.

Наиболее дальним космическим аппаратом является «Вояджер-1», который, вероятно, всё же покинул Солнечную систему, ещё 4 аппарата — Пионер-10, Пионер-11, Вояджер-2 и «Новые горизонты» продолжают свой полёт к границам системы и через некоторое время также покинут её.

В целом, миссии искусственных спутников других планет и спускаемые аппараты, позволяют получить гораздо более подробную и полную информацию, чем пролётные миссии. Космические зонды были выведены на орбиту вокруг всех пяти планет, известных с древних времён: сперва Марса («Маринер-9», 1971), затем Венеры («Венера-9», 1975; атмосферные зонды и спускаемый аппарат достигли планеты ранее), Юпитера («Галилео», 1995), Сатурна (Кассини и Гюйгенс, 2004), а в недавнее время Меркурия (MESSENGER, март 2011), и вернули ценные научные сведения о планетах и их спутниках.

Несколько миссий проводили сближения с астероидами и карликовыми планетами: NEAR Shoemaker в 2000 году вышел на орбиту крупного околоземного астероида 433 Эрос, и совершил посадку. Японская станция «Хаябуса» с ионным двигателем в 2005 году вышла на орбиту небольшого околоземного астероида 25143 Итокава, сблизилась с ним и вернула образцы с его поверхности на Землю. АМС «Dawn» с ионным двигателем побывала на орбите крупного астероида Веста (июль 2011-сентябрь 2012) и затем перелетела на орбиту вокруг карликовой планеты Церера (март 2015).

Дистанционно управляемые аппараты Викинг, Pathfinder и марсоходы Mars Exploration Rover и Кьюриосити высадились на поверхности Марса, несколько космических аппаратов серий Венера и Вега достигли поверхности Венеры. Зонд Гюйгенс успешно приземлился на спутнике Сатурна, Титане.

До сих пор не предпринималось пилотируемых миссий по достижению планет Солнечной системы. Программа НАСА Аполлон, позволила двенадцати астронавтам посетить поверхность спутника Земли — Луны и вернуться на Землю. Существовало несколько программ НАСА: «Созвездие» (отправка человека на Марс) и пилотируемый облёт Венеры, но они обе были отменены (в 2010 и конце 1960-х годов).

Причины межпланетных путешествий

Высокие затраты и риск межпланетных путешествий привлекают широкое внимание населения. Множество миссий столкнулось различными неисправностями или полным выходом из строя беспилотных зондов, например Марс-96, Deep Space 2 и Бигль-2. (В статье Список межпланетных космических аппаратов приводится полный список успешных и неудачных проектов).

Многие астрономы, геологи и биологи считают, что изучение Солнечной системы даёт знание, которое не может быть получено лишь при помощи наблюдений с поверхности Земли или с земной орбиты. Существуют различные точки зрения относительно того, принесут ли пилотируемые миссии полезный научный вклад; некоторые учёные считают, что автоматические зонды дешевле и безопаснее, в то время как другие утверждают, что космонавты при помощи советов от земных учёных, смогут реагировать более гибко и разумно на новые или неожиданные особенности изучаемых регионов.

Те, кто оплачивает расходы на подобные миссии (прежде всего в государственном секторе), вероятнее всего будут заинтересованы в выгоде для себя или для человечества в целом. Пока только преимуществами такого подхода стали различные «побочные» технологии, изначально разработанные для космических полётов, но затем пригодившиеся в других видах деятельности.

Другие практические мотивы для межпланетных путешествий являются более спекулятивными, поскольку современные технологии ещё не достаточно развиты для поддержки тестовых проектов. Писателям, работающим в жанре научной фантастики, иногда удаётся прогнозировать будущие технологии — например, были предсказаны геостационарные спутники связи (Артур Кларк) и некоторые аспекты компьютерных технологий (Мак Рейнольдс).

Множество научно-фантастических рассказов (в частности, истории Бена Бова серии «Гранд Тур») подробно описывают, как люди могли бы добывать полезные минералы из астероидов или получать энергию различными путями, включая использование солнечных батарей на орбите (где им не мешают облака и атмосфера). Некоторые считают, что лишь такие технологии могут стать единственным способом обеспечения роста уровня жизни без излишнего загрязнения или истощения ресурсов Земли (например, снижение уровня добычи ископаемых энергоносителей — так называемый пик нефти — был предсказан за десятилетия до его начала).

Наконец, колонизация человечеством других частей Солнечной системы позволит предотвратить вымирание человечества в ходе того или иного потенциального катастрофического для Земли события, множество из которых являют неотвратимыми (см. статью Варианты гибели человечества). Среди возможных событий — столкновения с крупным астероидом, один из которых, вероятно, ранее способствовал Мел-Палеогеновому вымиранию. Хотя и прорабатываются различные системы мониторинга астероидных угроз и планетарной защиты, текущие методы обнаружения и борьбы с астероидами остаются чрезвычайно дорогими, сырыми, непроработанными и малоэффективными. Например, углистые хондриты имеют очень низкое альбедо, что сильно осложняет их обнаружение. Хотя углистые хондриты считаются редкими, некоторые из них очень велики и подозреваются в участии в массовых вымираниях крупных видов. Так, крупнейший по своим последствиям Чиксулуб, возможно, был углистым хондритом.

Некоторые учёные, в том числе члены Space Studies Institute (Принстонский университет), утверждают, что в долгосрочном плане подавляющее большинство людей в конечном счёте будут жить в космосе.

Энергетика межпланетного полёта

Одной из основных задач в практических межпланетных путешествиях остаётся получение очень больших изменений скорости, необходимых, чтобы путешествовать от одного тела к другому в рамках Солнечной системы.

Из-за гравитационного притяжения Солнца, космический корабль движущийся по орбите дальше от Солнца имеет более низкую скорость, чем космический аппарат, движущийся на более близкой орбите. Кроме того, все планеты находятся на разных расстояниях от Солнца, планета, с которой космический аппарат стартует, и планета-назначение движутся с различными скоростями (в соответствии с третьим законом Кеплера). Из-за этих причин, космическому кораблю при полёте к планете, находящейся ближе к Солнцу, требуется значительно уменьшить свою орбитальную скорость, чтобы достичь цели, в то время как полёты к более дальним планетам потребуют существенного увеличения скорости корабля по отношению к Солнцу. Если космический корабль должен не просто пролететь мимо планеты, а выйти на орбиту вокруг неё, при сближении он должен выровнять собственную скорость со скоростью планеты, на что также требуется затратить значительные усилия.

Прямолинейный подход к подобной задаче — попытка ускорения по самому короткому маршруту к цели и изменение скорости у цели — потребовал бы слишком больших объёмов топлива. И топливо, необходимое для таких изменений скорости должно быть запущено с самим кораблём, из-за чего потребуется ещё больше топлива на отлёт корабля к цели, и ещё больше — на вывод корабля и топлива на исходную орбиту вокруг Земли. Разработано несколько методов снижения потребности в топливе для межпланетных путешествий.

Например, космический корабль, путешествующий с низкой околоземной орбиты к Марсу с помощью классической перелётной (гомановской) траектории сперва должен произвести увеличение скорости на 3,8 км/с (параметр, называемый характеристической скоростью орбитального манёвра), совершить многомесячный перелёт, затем, после перехвата Марса, он должен уменьшить свою скорость ещё на 2,3 км/с для того, чтобы сравняться с орбитальной скоростью Марса вокруг Солнца и войти на орбиту вокруг планеты. Для сравнения, запуск космического корабля на низкую околоземную орбиту требует изменения скорости на величину около 9,5 км/с.

Гомановские траектории

image
Гомановская переходная орбита: космический корабль стартует из точки 2 орбиты Земли 1, совершает перелёт вдоль жёлтой линии и прибывает в точку 3 на орбите Марса

В течение многих лет под экономичными межпланетными полётами подразумевалось использование Гомановских переходных траекторий. Гоманн доказал, что в орбитальной механике маршрутом перелёта между двумя орбитами с наименьшими затратами энергии является эллиптическая орбита, образующая касательную к исходной и целевой орбитам. В случае межпланетных полётов к более дальним планетам это означает, что космический корабль изначально стартует с орбиты, близкой к орбите Земли вокруг Солнца так, чтобы второе изменение скорости произошло в Афелии, то есть с противоположной от старта точке относительно Солнца. Космический корабль, использующий такой маршрут при путешествии с Земли на Марс, затратит на полёт около 8,5 месяцев. Правильно спланированный манёвр позволит достичь орбиты Марса вблизи момента прохождения планетой точки второго изменения скорости, что позволит сразу выйти на орбиту вокруг планеты.

Подобные расчёты гомановских перелётов применимы к любым парам орбитам, например, это самый распространённый способ отправки спутников на геостационарную орбиту, после их вывода на низкую околоземную опорную орбиту. Гомановский перелёт занимает время, близкое к половине периода обращения внешней орбиты, что в случае внешних планет составит более нескольких лет и малопрактично для пилотируемых полётов из-за вопросов сохранности полезной нагрузки. Также перелёт основан на предположении, что в точках начала и конца манёвра отсутствуют крупные тела, что верно при изменении околоземных орбит, но требует более сложных расчётов при межпланетных полётах.

Гравитационная праща

Основная статья: Гравитационный манёвр
image
Чрезвычайно упрощённое объяснение эффекта гравитационной пращи: космический корабль, приближавшийся к планете со скоростью V сможет получить прирост скорости не более, чем двукратная скорость планеты U

Манёвр Гравитационной пращи использует гравитацию планет и лун для изменения скорости и направления полёта космического корабля без использования топлива. При типичном использовании в манёвре используется пролёт вблизи третьей планеты, обычно находящейся между орбитами отправления и назначения, при котором изменяется направление полёта. Общее время в пути за счёт прироста скорости значительно сокращается, или к конечной точке доставляется больший груз. Ярким примером использования пращи являются два аппарата программы «Вояджер», использовавших серию манёвров у нескольких внешних планет Солнечной системы. При полётах во внутренней части Солнечной системы сложнее использовать такой манёвр, хотя они применяются при пролётах мимо близлежащих планет, например, Венеры, а иногда даже используется Луна для начала полёта к внешним планетам.

Манёвр пращи может изменить скорость корабля только по отношению к третьему, не вовлечённому в манёвр объекту, общему центру центр масс или к Солнцу. При манёвре относительные скорости корабля и облетаемого объекта не изменяются, например, если корабль подлетел к Юпитеру с определённой скоростью относительно него, то и покинет Юпитер он с той же скоростью. Однако за счёт сложения скорости удаления от Юпитера с собственной орбитальной скоростью планеты, происходит изменение направления полёта и скорости аппарата. Солнце не может быть использовано для межпланетного манёвра гравитационной пращи, поскольку звезда практически неподвижна по отношению к остальной части системы, вращающейся вокруг Солнца. Это может быть использовано лишь в гипотетических полётах за пределы солнечной системы, чтобы послать космический корабль или зонд в иную часть галактики, так как Солнце вращается вокруг центра галактики Млечный Путь.

Манёвр Оберта

Манёвр Оберта состоит в включении двигателей аппарата в момент или вблизи максимального сближения с планетой (в перицентре). Использование двигателя при заходе в «гравитационный колодец» позволяет получить выигрыш в итоговом приросте скорости аппарата, за счёт преобразования дополнительной части кинетической энергии использованного топлива в кинетическую энергию аппарата. Требует сравнительно близкого сближения с крупным телом и использования двигателя с высокой тягой, не подходит для аппаратов, снабжённых лишь двигателями низкой тяги, например, ионными.

Хаотические орбиты

Во времена расчётов Гоманна (1925 год) не было доступных высокопроизводительных вычислительных систем, они оставались медленными, дорогими и ненадёжными при разработке манёвров гравитационной пращи (1959). Последние достижения в области вычислительной техники позволили изучить возможности использования особенностей гравитационных полей, создаваемых множеством астрономических тел, и вычислить . Например, были рассчитаны потенциальные маршруты полётов между областями вблизи точек Лагранжа различных планет, организованные в так называемую межпланетную транспортную сеть. Подобные нечёткие, хаотические орбиты в теории потребляют значительно меньшие количества энергии и топлива, чем классические перелёты, однако они существуют лишь между некоторыми планетами, в определённые моменты времени и требуют очень значительных затрат времени. Они не предлагают значительных улучшений перелётов с живыми существами на борту корабля или исследовательских миссий, однако, теоретически, могут представлять некоторый интерес для крупнотоннажных перевозок малоценных товаров, в случае, если человечество разовьётся в действительно межпланетную цивилизацию. Обычно такими орбитами пользуются некоторые астероиды.

Аэроторможение

image
Изображение художника: командный модуль Аполлон входит в атмосферу с большим углом атаки

использует атмосферу целевой планеты в качестве способа снизить скорость космического аппарата. Впервые такое торможение использовалось в программе «Аполлон», когда возвращаемый аппарат не входил на околоземную орбиту, а совершал s-образный в вертикальном профиле манёвр снижения (сначала крутой спуск, затем выравнивание, следом подъём и последующий возврат к спуску) в атмосфере Земли, для уменьшения своей скорости вплоть до уровня, при котором сможет быть задействована парашютная система для обеспечения безопасной посадки. Аэроторможение не требует наличия плотной атмосферы — например, большинство спускаемых аппаратов, отправляемых к Марсу используют эту технику, несмотря на то, что марсианская атмосфера очень разрежена, давление у поверхности 1/110 от земного.

Аэродинамическое торможение космического аппарата преобразует кинетическую энергию в тепло, поэтому зачастую требует сложных теплозащитных экранов для защиты корабля от перегрева. В результате аэродинамическое торможение оправдано лишь в тех случаях, когда количество дополнительного топлива, необходимого для перевозки теплозащитного экрана к точке назначения, меньше, чем количество топлива, которое потребовалось бы для получения тормозного импульса при помощи двигателей. Отдельные учёные считают, что эту проблему можно решать путём создания экранов из материалов, имеющихся вблизи точки назначения, забывая при этом о проблемах сбора таких материалов.

Улучшение технологий двигателей

Несколько технологий были предложены с целью экономии топлива и ускорения путешествий по сравнению с . Большинство предложений всё ещё остаются теоретическими, однако в миссии Deep Space 1 был успешно опробован ионный двигатель. Эти усовершенствованные технологии делятся на:

  • Космические двигательные установки с улучшенной топливной экономией. Такие системы позволили бы передвигаться быстрее, сохраняя при этом стоимость топлива в допустимых пределах.
  • Использование внешних ресурсов, например, солнечной энергии, или , чтобы избежать или минимизировать дорогостоящие задачи по транспортировке компонентов и топлива с поверхности Земли, при которых требуется преодолевать значительную земную силу притяжения (см. раздел «использование космических ресурсов»).

Кроме ускорения перелётов, такие улучшения позволят увеличить «запас прочности» за счёт сокращения необходимости изготовления максимально лёгких космических кораблей.

Усовершенствованная концепция ракеты

Все ракетные концепции так или иначе ограничены ракетным уравнением, которое устанавливает доступную характеристическую скорость (максимальное изменение скорости корабля) как функцию от удельного импульса (эффективной скорости истечения рабочего тела), начальной массы корабля (М0, включая массу топлива) и конечной массы (М1, масса корабля без топлива). Основным следствием этой формулы, выведенной Циолковским, является то, что скорости перелётов, более чем в несколько раз превышающие скорость истечения рабочего тела ракетного двигателя (относительно корабля), быстро становятся недостижимыми на практике.

Ядерно-тепловые и солнечные ракеты

image
Эскиз ракеты с ядерным тепловым двигателем

В ядерном ракетном двигателе или рабочим телом, как правило, выступает водород, нагреваемый до высокой температуры, и выпускаемый через ракетное сопло для создания тяги. Тепловая энергия заменяет химический источник энергии — реакцию горения топлива в окислителе — традиционных ракетных двигателей. Благодаря низкой молекулярной массой и, следовательно, высокой тепловой скорости водорода эти двигатели как минимум в два раза более эффективно используют топливо, чем химические двигатели, даже при учёте массы ядерного реактора.

Комиссия по атомной энергии США и НАСА протестировала несколько вариантов ядерных тепловых двигателей в 1959—1968 годах. НАСА разработала эти двигатели для замены верхних ступеней ракет Сатурн-5, но испытания показали проблемы с надёжностью, в основном вызванные вибрацией и перегревом при работе на высоких уровнях тяги. Политические и экологические соображения осложнили применения подобных двигателей в обозримом будущем, поскольку ядерные тепловые двигатели полезны вблизи земной поверхности, но последствия сбоя могут быть катастрофичны. Двигатели на базе реакции деления производят более низкую скорость рабочего тела, чем электрические и плазменные двигатели, описанные ниже, подходят только для применений, требующих высокого отношения тяги к весу, например, при взлёте или отлёте от планеты.

Электрические двигатели

Электродвигательные системы используют внешние источники энергии, такие как ядерный реактор или солнечные батареи для выработки электричества. Затем они используют энергию для ускорения химически инертного топлива на скоростях, значительно превышающих скорости истечения продуктов сгорания в традиционных химических ракетных двигателях. Такие двигатели производят сравнительно невысокую тягу, и, следовательно, непригодны для быстрого маневрирования или для запуска с поверхности планеты. Но они настолько экономичны в использовании реактивной массы (рабочего тела), что могут продолжать работать непрерывно на протяжении многих дней или недель, в то время как химические двигатели используют топливо и окислитель настолько быстро, что могут действовать на протяжении от нескольких десятков секунд до минут. Даже полёт к Луне с современными ионными двигателями может быть достаточно долгим, чтобы продемонстрировать их преимущество над химическими двигателями (миссиям Аполлон требовалось по 3 дня для перелёта от Земли до Луны и обратно).

Межпланетная станция NASA Deep Space 1 успешно испытала прототип ионного двигателя, проработавшего суммарно 678 дней и позволившей зонду догнать комету Borrelly, что было бы невозможно при использовании химических двигателей. Dawn стал первым аппаратом НАСА, использующим ионный двигатель в качестве основного, он применялся для изучения крупных астероидов главного пояса Церера 1 и Веста 4. Ионный двигатель с ядерным питанием планировался для беспилотной миссии к Юпитеру Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) в 2010-х годах. Из-за изменения приоритетов НАСА к пилотируемым космическим полётам, проект лишился финансирования в 2005 году. Аналогичную миссию в настоящее время обсуждают для совместного проекта НАСА/ЕКА для исследования спутников планет-гигантов: Европы и Ганимеда.

Ракеты, использующие энергию ядерных реакций

Электрореактивные двигатели показали свою применимость в межпланетных перелётах, однако они использовали солнечную энергию, что ограничивает их способность работать вдали от Солнца, а также ограничивает их максимальное ускорение из-за массы и хрупкости источника электропитания. Ядерно-электрические или плазменные двигатели, работающие в течение длительного времени на малой тяге и питающиеся электричеством от ядерных реакторов (работающих на цепной реакции деления тяжёлых ядер), теоретически могут развить значительно более высокую скорость, чем транспортные средства на химическом топливе.

Ракеты, использующие энергию термоядерных реакций

Теоретические термоядерные ракетные двигатели должны работать за счёт использования энергии термоядерных реакций (слияния лёгких ядер таких элементов как дейтерий, тритий, гелий-3). По сравнению с ядерными реакторами деления, слияние ядер даёт преобразование около 1 % массы исходного топлива в форму энергии, что является энергетически более выгодным, чем 0,1 % преобразуемой в энергию массы в реакциях ядерного деления. Однако двигатели как на ядерных, так и на термоядерных реакциях могут в принципе достичь скоростей значительно более высоких, чем необходимо для применения в исследовании Солнечной системы, термоядерные генераторы энергии всё ещё не достигли практически применимых уровней энерговыделения даже на Земле.

Одним из проектов на базе термоядерных двигателей был проект Дедал. Другая система прорабатывалась в рамках проекта пилотируемых исследований Солнечной «Дисковери II», на основе реакции дейтерий-тритий-3 и использованием водорода в качестве рабочего тела, (команда из [англ.] НАСА). В проекте планировалось достичь характеристических скоростей более >300 км/с с ускорением ~1.7•10−3 g, с начальной массой корабля в ~1700 тонн и долей полезной нагрузки выше 10 %.

Солнечные паруса

Солнечные (фотонные) паруса используют импульс частиц света, отражаемых от специального паруса. Этот эффект радиационного давления света на поверхность сравнительно мал и убывает по закону квадрату расстояния от Солнца, но, в отличие от множества классических двигательных установок, солнечные паруса не требуют топлива. Тяга невелика, но доступна пока Солнце продолжает светить и развёрнут парус.

Хотя множество научных статей о фотонных парусах рассматривает межзвездные путешествия, существует несколько предложений по их использованию в пределах Солнечной системы.

Требования для пилотируемых межпланетных путешествий

image
В видении художника космический корабль обеспечивает искусственную гравитацию путём собственного вращения (1989)

Жизнеобеспечение

Системы жизнеобеспечения межпланетного корабля должны быть в состоянии поддерживать жизнь пассажиров на протяжении многих недель, месяцев или даже нескольких лет. Потребуется стабильная, пригодная для дыхания атмосфера с давлением не ниже 35 кПа (5пси), всегда содержащая достаточное количество кислорода, азота и контролируемая по уровням углекислого газа, остаточных газов, паров воды и загрязнений.

В октябре 2015 года [англ.] опубликовал отчёт об [англ.], связанных с пилотируемыми космическими полётами, в том числе в пилотируемой миссии на Марс.

Радиация

Как только транспортное средство покинет околоземную орбиту и защитную земную магнитосферу, она пролетит через радиационный пояс Ван Аллена, регион с высоким уровнем радиации. Затем последует длительный перелёт в межпланетной среде, с высоким фоном космических лучей высокой энергии, которые представляют , галактическое излучение, порождаемое взрывами сверхновых, пульсарами, квазарами и другими космическими источниками. Это может повышать опасность для жизни человека и осложнять размножение после нескольких лет полёта. Даже сравнительно невысокие дозы радиации могут вызывать необратимые изменения в клетках мозга человека.

Учёные Российской Академии Наук занимаются поиском методов снижения риска радиационно-индуцированного рака в рамках подготовки к возможной пилотируемой миссии на Марс. Как один из вариантов рассматривается система жизнеобеспечения, в которой питьевая вода для экипажа обедняется по содержанию дейтерия (стабильного изотопа водорода). Предварительные исследования показали, что вода, обеднённая дейтерием может иметь ряд противораковых эффектов и несколько снизить потенциальные риски рака, вызванного высоким радиационным облучением марсианского экипажа.

Плохо предсказуемые выбросы корональной массы от Солнца очень опасны для совершающих перелёт, так как они создают высокие уровни радиации, близкие к летальному уровню за небольшой срок. Для их ослабления потребуется применение массивных щитов, защищающих экипаж

Земная атмосфера по своим защитным от космического излучения свойствам эквивалентна слою воды толщиной 10 метров. Поэтому размещение на межпланетном космическом корабле такого защитного экрана очень сильно утяжелит его.

По данным масса радиационной защиты космического межпланетного корабля, которая удовлетворяет требованиям радиационной безопасности для персонала наземных ядернотехнических установок, при продолжительности полёта 2—3 года должна составить тысячи тонн. Поэтому для защиты космонавтов (на околоземных орбитах) используют комплекс инженерно-технических и медицинских методов — уменьшают высоту полёта станций (хотя это требует значительного увеличения расхода топлива из-за торможения верхними слоями атмосферы); используют оборудование, запасы воды, продуктов, топлива и др. в качестве экранов, и т. п.

Надёжность

Какие-либо серьёзные сбои космического корабля во время перелёта, скорее всего, станут смертельными для экипажа. Даже незначительные поломки могут приводить к опасным последствиям, если они не были быстро исправлены, что может быть затруднительно в открытом космосе. Экипаж миссии Аполлон-13 смог пережить взрыв, вызванный неисправным кислородным баллоном (1970); однако экипажи Союза 11 (1971 год), космических челноков «Челленджер» (1986) и «Колумбия» (2003) погибли из-за неисправности своих космических кораблей.

Окно запуска

Из-за особенностей орбитальной механики и астродинамики, экономичные космические перелёты к другим планетам практически достижимы лишь в определенные интервалы времени, в случае некоторых планет и траекторий эти интервалы непродолжительны и появляются лишь раз в несколько лет. Вне подобных «окон» планеты остаются недоступными для человечества по энергетическим причинам (потребуются значительно менее экономные орбиты, большие количества топлива и более мощные двигатели). Из-за этого могут быть ограничены как частота полётов, так и возможности запуска миссий спасения.

См. также

  • Межзвёздный полёт
  • Межгалактический полёт
  • Космический полёт в фантастике
  • NewSpace

Ссылки

  • В Солнечной системе обнаружены скоростные магистрали // Вести.ру, 12 декабря 2020

Литература

  • Seedhouse, Erik. «Межпланетный аванпост: человеческие и технологические проблемы изучения внешних планет» = «Interplanetary Outpost: The Human and Technological Challenges of Exploring the Outer Planets» (англ.). — New York: [англ.], 2012. — 288 p. — ISBN 978-1-4419-9747-0.

Примечания

  1. Interplanetary Flight: an introduction to astronautics.
  2. «NASA Spacecraft Embarks on Historic Journey Into Interstellar Space» Архивная копия от 20 октября 2019 на Wayback Machine.
  3. Crawford, I.A. (1998).
  4. Valentine, L (2002).
  5. Curtis, Howard (2005).
  6. «Rockets and Space Transportation».
  7. «Gravity’s Rim» Архивная копия от 26 сентября 2012 на Wayback Machine. discovermagazine.com.
  8. Belbruno, E. (2004).
  9. Архивированная копия. Дата обращения: 28 сентября 2016. Архивировано 2 июня 2016 года.
  10. PDF C. R. Williams et al., 'Realizing «2001: A Space Odyssey»: Piloted Spherical Torus Nuclear Fusion Propulsion', 2001, 52 pages, NASA Glenn Research Center
  11. «Abstracts of NASA articles on solar sails» Архивировано 11 марта 2008 года..
  12. Dunn, Marcia (October 29, 2015).
  13. Staff (October 29, 2015).
  14. Чарлз Лимоли. Что мешает освоению дальнего космоса // В мире науки. — 2017. — № 4. — С. 80—87. — URL: https://sciam.ru/articles/details/chto-meshaet-osvoeniyu-dalnego-kosmosa Архивная копия от 24 апреля 2017 на Wayback Machine  (платн.): «Пока рано утверждать, что облучение приводит к необратимым последствиям»
  15. «What happens to your brain on the way to Mars» Архивная копия от 29 августа 2017 на Wayback Machine / Science Advances. 1 May 2015: Vol. 1, no. 4, e1400256 DOI: 10.1126/sciadv.1400256
  16. Siniak IuE, Turusov VS; Grigorev, AI; et al. (2003).
  17. Sinyak, Y; Grigoriev, A; Gaydadimov, V; Gurieva, T; Levinskih, M; Pokrovskii, B (2003).
  18. popularmechanics.com Архивировано 14 августа 2007 года.
  19. «Shielding from solar particle event exposures in deep space» Архивная копия от 10 марта 2008 на Wayback Machine.
  20. nature.com/embor/journal. Дата обращения: 28 сентября 2016. Архивировано 21 августа 2010 года.
  21. islandone.org/Settlements. Дата обращения: 28 сентября 2016. Архивировано 5 апреля 2016 года.
  22. iss.jaxa.jp/iss/kibo. Дата обращения: 28 сентября 2016. Архивировано 18 декабря 2016 года.
  23. yarchive.net/space/spacecraft. Дата обращения: 28 сентября 2016. Архивировано 8 марта 2016 года.
  24. uplink.space.com Архивировано 28 марта 2004 года.
  25. Олег Макаров. Смеротоносным лучам вопреки // Популярная механика. — 2017. — № 9. — С. 50—54.
  26. Беспалов Валерий Иванович. Лекции по радиационной защите : учебное пособие : [рус.]. — 4 изд, расшир. — Томск : Издательство Томского политехнического университета, 2012. — 21.2 Особенности радиационной защиты в космосе. — С. 393. — 508 с. — 100 экз. — ISBN 978-5-4387-0116-3.

Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Межпланетный полёт, Что такое Межпланетный полёт? Что означает Межпланетный полёт?

Mezhplanetnyj kosmicheskij polyot mezhplanetnoe puteshestvie puteshestvie mezhdu planetami kak pravilo v predelah odnoj planetnoj sistemy V praktike chelovechestva ponyatie kosmicheskij polyot takogo tipa oznachaet realnyj i gipoteticheskij perelyot mezhdu planetami Solnechnoj sistemy Sostavnaya chast gipoteticheskih proektov kolonizacii kosmosa chelovechestvom source source source source source Fotografii s zonda MESSENGER pri prolyote mimo Zemli po puti k Merkuriyu sobrannye v videofragment Prolyot sovershyon v ramkah pervogo manyovra Gravitacionnoj prashi cherez god posle zapuska pered perelyotom k VenerePrakticheskie dostizheniya v oblasti mezhplanetnyh puteshestvijDistancionno upravlyaemye kosmicheskie zondy Avtomaticheskaya mezhplanetnaya stanciya AMS proletali vblizi vseh planet Solnechnoj sistemy ot Merkuriya do Neptuna Zond Novye gorizonty byl zapushen k devyatoj na tot moment planete Plutonu i proletel mimo etoj karlikovoj planety v 2015 godu Zond Dawn Rassvet v nastoyashee vremya nahoditsya na orbite karlikovoj planety Cerera Naibolee dalnim kosmicheskim apparatom yavlyaetsya Voyadzher 1 kotoryj veroyatno vsyo zhe pokinul Solnechnuyu sistemu eshyo 4 apparata Pioner 10 Pioner 11 Voyadzher 2 i Novye gorizonty prodolzhayut svoj polyot k granicam sistemy i cherez nekotoroe vremya takzhe pokinut eyo V celom missii iskusstvennyh sputnikov drugih planet i spuskaemye apparaty pozvolyayut poluchit gorazdo bolee podrobnuyu i polnuyu informaciyu chem prolyotnye missii Kosmicheskie zondy byli vyvedeny na orbitu vokrug vseh pyati planet izvestnyh s drevnih vremyon sperva Marsa Mariner 9 1971 zatem Venery Venera 9 1975 atmosfernye zondy i spuskaemyj apparat dostigli planety ranee Yupitera Galileo 1995 Saturna Kassini i Gyujgens 2004 a v nedavnee vremya Merkuriya MESSENGER mart 2011 i vernuli cennye nauchnye svedeniya o planetah i ih sputnikah Neskolko missij provodili sblizheniya s asteroidami i karlikovymi planetami NEAR Shoemaker v 2000 godu vyshel na orbitu krupnogo okolozemnogo asteroida 433 Eros i sovershil posadku Yaponskaya stanciya Hayabusa s ionnym dvigatelem v 2005 godu vyshla na orbitu nebolshogo okolozemnogo asteroida 25143 Itokava sblizilas s nim i vernula obrazcy s ego poverhnosti na Zemlyu AMS Dawn s ionnym dvigatelem pobyvala na orbite krupnogo asteroida Vesta iyul 2011 sentyabr 2012 i zatem pereletela na orbitu vokrug karlikovoj planety Cerera mart 2015 Distancionno upravlyaemye apparaty Viking Pathfinder i marsohody Mars Exploration Rover i Kyuriositi vysadilis na poverhnosti Marsa neskolko kosmicheskih apparatov serij Venera i Vega dostigli poverhnosti Venery Zond Gyujgens uspeshno prizemlilsya na sputnike Saturna Titane Do sih por ne predprinimalos pilotiruemyh missij po dostizheniyu planet Solnechnoj sistemy Programma NASA Apollon pozvolila dvenadcati astronavtam posetit poverhnost sputnika Zemli Luny i vernutsya na Zemlyu Sushestvovalo neskolko programm NASA Sozvezdie otpravka cheloveka na Mars i pilotiruemyj oblyot Venery no oni obe byli otmeneny v 2010 i konce 1960 h godov Prichiny mezhplanetnyh puteshestvijVysokie zatraty i risk mezhplanetnyh puteshestvij privlekayut shirokoe vnimanie naseleniya Mnozhestvo missij stolknulos razlichnymi neispravnostyami ili polnym vyhodom iz stroya bespilotnyh zondov naprimer Mars 96 Deep Space 2 i Bigl 2 V state Spisok mezhplanetnyh kosmicheskih apparatov privoditsya polnyj spisok uspeshnyh i neudachnyh proektov Mnogie astronomy geologi i biologi schitayut chto izuchenie Solnechnoj sistemy dayot znanie kotoroe ne mozhet byt polucheno lish pri pomoshi nablyudenij s poverhnosti Zemli ili s zemnoj orbity Sushestvuyut razlichnye tochki zreniya otnositelno togo prinesut li pilotiruemye missii poleznyj nauchnyj vklad nekotorye uchyonye schitayut chto avtomaticheskie zondy deshevle i bezopasnee v to vremya kak drugie utverzhdayut chto kosmonavty pri pomoshi sovetov ot zemnyh uchyonyh smogut reagirovat bolee gibko i razumno na novye ili neozhidannye osobennosti izuchaemyh regionov Te kto oplachivaet rashody na podobnye missii prezhde vsego v gosudarstvennom sektore veroyatnee vsego budut zainteresovany v vygode dlya sebya ili dlya chelovechestva v celom Poka tolko preimushestvami takogo podhoda stali razlichnye pobochnye tehnologii iznachalno razrabotannye dlya kosmicheskih polyotov no zatem prigodivshiesya v drugih vidah deyatelnosti Drugie prakticheskie motivy dlya mezhplanetnyh puteshestvij yavlyayutsya bolee spekulyativnymi poskolku sovremennye tehnologii eshyo ne dostatochno razvity dlya podderzhki testovyh proektov Pisatelyam rabotayushim v zhanre nauchnoj fantastiki inogda udayotsya prognozirovat budushie tehnologii naprimer byli predskazany geostacionarnye sputniki svyazi Artur Klark i nekotorye aspekty kompyuternyh tehnologij Mak Rejnolds Mnozhestvo nauchno fantasticheskih rasskazov v chastnosti istorii Bena Bova serii Grand Tur podrobno opisyvayut kak lyudi mogli by dobyvat poleznye mineraly iz asteroidov ili poluchat energiyu razlichnymi putyami vklyuchaya ispolzovanie solnechnyh batarej na orbite gde im ne meshayut oblaka i atmosfera Nekotorye schitayut chto lish takie tehnologii mogut stat edinstvennym sposobom obespecheniya rosta urovnya zhizni bez izlishnego zagryazneniya ili istosheniya resursov Zemli naprimer snizhenie urovnya dobychi iskopaemyh energonositelej tak nazyvaemyj pik nefti byl predskazan za desyatiletiya do ego nachala Nakonec kolonizaciya chelovechestvom drugih chastej Solnechnoj sistemy pozvolit predotvratit vymiranie chelovechestva v hode togo ili inogo potencialnogo katastroficheskogo dlya Zemli sobytiya mnozhestvo iz kotoryh yavlyayut neotvratimymi sm statyu Varianty gibeli chelovechestva Sredi vozmozhnyh sobytij stolknoveniya s krupnym asteroidom odin iz kotoryh veroyatno ranee sposobstvoval Mel Paleogenovomu vymiraniyu Hotya i prorabatyvayutsya razlichnye sistemy monitoringa asteroidnyh ugroz i planetarnoj zashity tekushie metody obnaruzheniya i borby s asteroidami ostayutsya chrezvychajno dorogimi syrymi neprorabotannymi i maloeffektivnymi Naprimer uglistye hondrity imeyut ochen nizkoe albedo chto silno oslozhnyaet ih obnaruzhenie Hotya uglistye hondrity schitayutsya redkimi nekotorye iz nih ochen veliki i podozrevayutsya v uchastii v massovyh vymiraniyah krupnyh vidov Tak krupnejshij po svoim posledstviyam Chiksulub vozmozhno byl uglistym hondritom Nekotorye uchyonye v tom chisle chleny Space Studies Institute Prinstonskij universitet utverzhdayut chto v dolgosrochnom plane podavlyayushee bolshinstvo lyudej v konechnom schyote budut zhit v kosmose Energetika mezhplanetnogo polyotaOdnoj iz osnovnyh zadach v prakticheskih mezhplanetnyh puteshestviyah ostayotsya poluchenie ochen bolshih izmenenij skorosti neobhodimyh chtoby puteshestvovat ot odnogo tela k drugomu v ramkah Solnechnoj sistemy Iz za gravitacionnogo prityazheniya Solnca kosmicheskij korabl dvizhushijsya po orbite dalshe ot Solnca imeet bolee nizkuyu skorost chem kosmicheskij apparat dvizhushijsya na bolee blizkoj orbite Krome togo vse planety nahodyatsya na raznyh rasstoyaniyah ot Solnca planeta s kotoroj kosmicheskij apparat startuet i planeta naznachenie dvizhutsya s razlichnymi skorostyami v sootvetstvii s tretim zakonom Keplera Iz za etih prichin kosmicheskomu korablyu pri polyote k planete nahodyashejsya blizhe k Solncu trebuetsya znachitelno umenshit svoyu orbitalnuyu skorost chtoby dostich celi v to vremya kak polyoty k bolee dalnim planetam potrebuyut sushestvennogo uvelicheniya skorosti korablya po otnosheniyu k Solncu Esli kosmicheskij korabl dolzhen ne prosto proletet mimo planety a vyjti na orbitu vokrug neyo pri sblizhenii on dolzhen vyrovnyat sobstvennuyu skorost so skorostyu planety na chto takzhe trebuetsya zatratit znachitelnye usiliya Pryamolinejnyj podhod k podobnoj zadache popytka uskoreniya po samomu korotkomu marshrutu k celi i izmenenie skorosti u celi potreboval by slishkom bolshih obyomov topliva I toplivo neobhodimoe dlya takih izmenenij skorosti dolzhno byt zapusheno s samim korablyom iz za chego potrebuetsya eshyo bolshe topliva na otlyot korablya k celi i eshyo bolshe na vyvod korablya i topliva na ishodnuyu orbitu vokrug Zemli Razrabotano neskolko metodov snizheniya potrebnosti v toplive dlya mezhplanetnyh puteshestvij Naprimer kosmicheskij korabl puteshestvuyushij s nizkoj okolozemnoj orbity k Marsu s pomoshyu klassicheskoj perelyotnoj gomanovskoj traektorii sperva dolzhen proizvesti uvelichenie skorosti na 3 8 km s parametr nazyvaemyj harakteristicheskoj skorostyu orbitalnogo manyovra sovershit mnogomesyachnyj perelyot zatem posle perehvata Marsa on dolzhen umenshit svoyu skorost eshyo na 2 3 km s dlya togo chtoby sravnyatsya s orbitalnoj skorostyu Marsa vokrug Solnca i vojti na orbitu vokrug planety Dlya sravneniya zapusk kosmicheskogo korablya na nizkuyu okolozemnuyu orbitu trebuet izmeneniya skorosti na velichinu okolo 9 5 km s Gomanovskie traektorii Gomanovskaya perehodnaya orbita kosmicheskij korabl startuet iz tochki 2 orbity Zemli 1 sovershaet perelyot vdol zhyoltoj linii i pribyvaet v tochku 3 na orbite Marsa V techenie mnogih let pod ekonomichnymi mezhplanetnymi polyotami podrazumevalos ispolzovanie Gomanovskih perehodnyh traektorij Gomann dokazal chto v orbitalnoj mehanike marshrutom perelyota mezhdu dvumya orbitami s naimenshimi zatratami energii yavlyaetsya ellipticheskaya orbita obrazuyushaya kasatelnuyu k ishodnoj i celevoj orbitam V sluchae mezhplanetnyh polyotov k bolee dalnim planetam eto oznachaet chto kosmicheskij korabl iznachalno startuet s orbity blizkoj k orbite Zemli vokrug Solnca tak chtoby vtoroe izmenenie skorosti proizoshlo v Afelii to est s protivopolozhnoj ot starta tochke otnositelno Solnca Kosmicheskij korabl ispolzuyushij takoj marshrut pri puteshestvii s Zemli na Mars zatratit na polyot okolo 8 5 mesyacev Pravilno splanirovannyj manyovr pozvolit dostich orbity Marsa vblizi momenta prohozhdeniya planetoj tochki vtorogo izmeneniya skorosti chto pozvolit srazu vyjti na orbitu vokrug planety Podobnye raschyoty gomanovskih perelyotov primenimy k lyubym param orbitam naprimer eto samyj rasprostranyonnyj sposob otpravki sputnikov na geostacionarnuyu orbitu posle ih vyvoda na nizkuyu okolozemnuyu opornuyu orbitu Gomanovskij perelyot zanimaet vremya blizkoe k polovine perioda obrasheniya vneshnej orbity chto v sluchae vneshnih planet sostavit bolee neskolkih let i malopraktichno dlya pilotiruemyh polyotov iz za voprosov sohrannosti poleznoj nagruzki Takzhe perelyot osnovan na predpolozhenii chto v tochkah nachala i konca manyovra otsutstvuyut krupnye tela chto verno pri izmenenii okolozemnyh orbit no trebuet bolee slozhnyh raschyotov pri mezhplanetnyh polyotah Gravitacionnaya prasha Osnovnaya statya Gravitacionnyj manyovr Chrezvychajno uproshyonnoe obyasnenie effekta gravitacionnoj prashi kosmicheskij korabl priblizhavshijsya k planete so skorostyu V smozhet poluchit prirost skorosti ne bolee chem dvukratnaya skorost planety U Manyovr Gravitacionnoj prashi ispolzuet gravitaciyu planet i lun dlya izmeneniya skorosti i napravleniya polyota kosmicheskogo korablya bez ispolzovaniya topliva Pri tipichnom ispolzovanii v manyovre ispolzuetsya prolyot vblizi tretej planety obychno nahodyashejsya mezhdu orbitami otpravleniya i naznacheniya pri kotorom izmenyaetsya napravlenie polyota Obshee vremya v puti za schyot prirosta skorosti znachitelno sokrashaetsya ili k konechnoj tochke dostavlyaetsya bolshij gruz Yarkim primerom ispolzovaniya prashi yavlyayutsya dva apparata programmy Voyadzher ispolzovavshih seriyu manyovrov u neskolkih vneshnih planet Solnechnoj sistemy Pri polyotah vo vnutrennej chasti Solnechnoj sistemy slozhnee ispolzovat takoj manyovr hotya oni primenyayutsya pri prolyotah mimo blizlezhashih planet naprimer Venery a inogda dazhe ispolzuetsya Luna dlya nachala polyota k vneshnim planetam Manyovr prashi mozhet izmenit skorost korablya tolko po otnosheniyu k tretemu ne vovlechyonnomu v manyovr obektu obshemu centru centr mass ili k Solncu Pri manyovre otnositelnye skorosti korablya i obletaemogo obekta ne izmenyayutsya naprimer esli korabl podletel k Yupiteru s opredelyonnoj skorostyu otnositelno nego to i pokinet Yupiter on s toj zhe skorostyu Odnako za schyot slozheniya skorosti udaleniya ot Yupitera s sobstvennoj orbitalnoj skorostyu planety proishodit izmenenie napravleniya polyota i skorosti apparata Solnce ne mozhet byt ispolzovano dlya mezhplanetnogo manyovra gravitacionnoj prashi poskolku zvezda prakticheski nepodvizhna po otnosheniyu k ostalnoj chasti sistemy vrashayushejsya vokrug Solnca Eto mozhet byt ispolzovano lish v gipoteticheskih polyotah za predely solnechnoj sistemy chtoby poslat kosmicheskij korabl ili zond v inuyu chast galaktiki tak kak Solnce vrashaetsya vokrug centra galaktiki Mlechnyj Put Manyovr Oberta Manyovr Oberta sostoit v vklyuchenii dvigatelej apparata v moment ili vblizi maksimalnogo sblizheniya s planetoj v pericentre Ispolzovanie dvigatelya pri zahode v gravitacionnyj kolodec pozvolyaet poluchit vyigrysh v itogovom priroste skorosti apparata za schyot preobrazovaniya dopolnitelnoj chasti kineticheskoj energii ispolzovannogo topliva v kineticheskuyu energiyu apparata Trebuet sravnitelno blizkogo sblizheniya s krupnym telom i ispolzovaniya dvigatelya s vysokoj tyagoj ne podhodit dlya apparatov snabzhyonnyh lish dvigatelyami nizkoj tyagi naprimer ionnymi Haoticheskie orbity Vo vremena raschyotov Gomanna 1925 god ne bylo dostupnyh vysokoproizvoditelnyh vychislitelnyh sistem oni ostavalis medlennymi dorogimi i nenadyozhnymi pri razrabotke manyovrov gravitacionnoj prashi 1959 Poslednie dostizheniya v oblasti vychislitelnoj tehniki pozvolili izuchit vozmozhnosti ispolzovaniya osobennostej gravitacionnyh polej sozdavaemyh mnozhestvom astronomicheskih tel i vychislit Naprimer byli rasschitany potencialnye marshruty polyotov mezhdu oblastyami vblizi tochek Lagranzha razlichnyh planet organizovannye v tak nazyvaemuyu mezhplanetnuyu transportnuyu set Podobnye nechyotkie haoticheskie orbity v teorii potreblyayut znachitelno menshie kolichestva energii i topliva chem klassicheskie perelyoty odnako oni sushestvuyut lish mezhdu nekotorymi planetami v opredelyonnye momenty vremeni i trebuyut ochen znachitelnyh zatrat vremeni Oni ne predlagayut znachitelnyh uluchshenij perelyotov s zhivymi sushestvami na bortu korablya ili issledovatelskih missij odnako teoreticheski mogut predstavlyat nekotoryj interes dlya krupnotonnazhnyh perevozok malocennyh tovarov v sluchae esli chelovechestvo razovyotsya v dejstvitelno mezhplanetnuyu civilizaciyu Obychno takimi orbitami polzuyutsya nekotorye asteroidy Aerotormozhenie Izobrazhenie hudozhnika komandnyj modul Apollon vhodit v atmosferu s bolshim uglom ataki ispolzuet atmosferu celevoj planety v kachestve sposoba snizit skorost kosmicheskogo apparata Vpervye takoe tormozhenie ispolzovalos v programme Apollon kogda vozvrashaemyj apparat ne vhodil na okolozemnuyu orbitu a sovershal s obraznyj v vertikalnom profile manyovr snizheniya snachala krutoj spusk zatem vyravnivanie sledom podyom i posleduyushij vozvrat k spusku v atmosfere Zemli dlya umensheniya svoej skorosti vplot do urovnya pri kotorom smozhet byt zadejstvovana parashyutnaya sistema dlya obespecheniya bezopasnoj posadki Aerotormozhenie ne trebuet nalichiya plotnoj atmosfery naprimer bolshinstvo spuskaemyh apparatov otpravlyaemyh k Marsu ispolzuyut etu tehniku nesmotrya na to chto marsianskaya atmosfera ochen razrezhena davlenie u poverhnosti 1 110 ot zemnogo Aerodinamicheskoe tormozhenie kosmicheskogo apparata preobrazuet kineticheskuyu energiyu v teplo poetomu zachastuyu trebuet slozhnyh teplozashitnyh ekranov dlya zashity korablya ot peregreva V rezultate aerodinamicheskoe tormozhenie opravdano lish v teh sluchayah kogda kolichestvo dopolnitelnogo topliva neobhodimogo dlya perevozki teplozashitnogo ekrana k tochke naznacheniya menshe chem kolichestvo topliva kotoroe potrebovalos by dlya polucheniya tormoznogo impulsa pri pomoshi dvigatelej Otdelnye uchyonye schitayut chto etu problemu mozhno reshat putyom sozdaniya ekranov iz materialov imeyushihsya vblizi tochki naznacheniya zabyvaya pri etom o problemah sbora takih materialov Uluchshenie tehnologij dvigatelejNeskolko tehnologij byli predlozheny s celyu ekonomii topliva i uskoreniya puteshestvij po sravneniyu s Bolshinstvo predlozhenij vsyo eshyo ostayutsya teoreticheskimi odnako v missii Deep Space 1 byl uspeshno oprobovan ionnyj dvigatel Eti usovershenstvovannye tehnologii delyatsya na Kosmicheskie dvigatelnye ustanovki s uluchshennoj toplivnoj ekonomiej Takie sistemy pozvolili by peredvigatsya bystree sohranyaya pri etom stoimost topliva v dopustimyh predelah Ispolzovanie vneshnih resursov naprimer solnechnoj energii ili chtoby izbezhat ili minimizirovat dorogostoyashie zadachi po transportirovke komponentov i topliva s poverhnosti Zemli pri kotoryh trebuetsya preodolevat znachitelnuyu zemnuyu silu prityazheniya sm razdel ispolzovanie kosmicheskih resursov Krome uskoreniya perelyotov takie uluchsheniya pozvolyat uvelichit zapas prochnosti za schyot sokrasheniya neobhodimosti izgotovleniya maksimalno lyogkih kosmicheskih korablej Usovershenstvovannaya koncepciya rakety Vse raketnye koncepcii tak ili inache ogranicheny raketnym uravneniem kotoroe ustanavlivaet dostupnuyu harakteristicheskuyu skorost maksimalnoe izmenenie skorosti korablya kak funkciyu ot udelnogo impulsa effektivnoj skorosti istecheniya rabochego tela nachalnoj massy korablya M0 vklyuchaya massu topliva i konechnoj massy M1 massa korablya bez topliva Osnovnym sledstviem etoj formuly vyvedennoj Ciolkovskim yavlyaetsya to chto skorosti perelyotov bolee chem v neskolko raz prevyshayushie skorost istecheniya rabochego tela raketnogo dvigatelya otnositelno korablya bystro stanovyatsya nedostizhimymi na praktike Yaderno teplovye i solnechnye rakety Eskiz rakety s yadernym teplovym dvigatelem V yadernom raketnom dvigatele ili rabochim telom kak pravilo vystupaet vodorod nagrevaemyj do vysokoj temperatury i vypuskaemyj cherez raketnoe soplo dlya sozdaniya tyagi Teplovaya energiya zamenyaet himicheskij istochnik energii reakciyu goreniya topliva v okislitele tradicionnyh raketnyh dvigatelej Blagodarya nizkoj molekulyarnoj massoj i sledovatelno vysokoj teplovoj skorosti vodoroda eti dvigateli kak minimum v dva raza bolee effektivno ispolzuyut toplivo chem himicheskie dvigateli dazhe pri uchyote massy yadernogo reaktora Komissiya po atomnoj energii SShA i NASA protestirovala neskolko variantov yadernyh teplovyh dvigatelej v 1959 1968 godah NASA razrabotala eti dvigateli dlya zameny verhnih stupenej raket Saturn 5 no ispytaniya pokazali problemy s nadyozhnostyu v osnovnom vyzvannye vibraciej i peregrevom pri rabote na vysokih urovnyah tyagi Politicheskie i ekologicheskie soobrazheniya oslozhnili primeneniya podobnyh dvigatelej v obozrimom budushem poskolku yadernye teplovye dvigateli polezny vblizi zemnoj poverhnosti no posledstviya sboya mogut byt katastrofichny Dvigateli na baze reakcii deleniya proizvodyat bolee nizkuyu skorost rabochego tela chem elektricheskie i plazmennye dvigateli opisannye nizhe podhodyat tolko dlya primenenij trebuyushih vysokogo otnosheniya tyagi k vesu naprimer pri vzlyote ili otlyote ot planety Elektricheskie dvigateli Elektrodvigatelnye sistemy ispolzuyut vneshnie istochniki energii takie kak yadernyj reaktor ili solnechnye batarei dlya vyrabotki elektrichestva Zatem oni ispolzuyut energiyu dlya uskoreniya himicheski inertnogo topliva na skorostyah znachitelno prevyshayushih skorosti istecheniya produktov sgoraniya v tradicionnyh himicheskih raketnyh dvigatelyah Takie dvigateli proizvodyat sravnitelno nevysokuyu tyagu i sledovatelno neprigodny dlya bystrogo manevrirovaniya ili dlya zapuska s poverhnosti planety No oni nastolko ekonomichny v ispolzovanii reaktivnoj massy rabochego tela chto mogut prodolzhat rabotat nepreryvno na protyazhenii mnogih dnej ili nedel v to vremya kak himicheskie dvigateli ispolzuyut toplivo i okislitel nastolko bystro chto mogut dejstvovat na protyazhenii ot neskolkih desyatkov sekund do minut Dazhe polyot k Lune s sovremennymi ionnymi dvigatelyami mozhet byt dostatochno dolgim chtoby prodemonstrirovat ih preimushestvo nad himicheskimi dvigatelyami missiyam Apollon trebovalos po 3 dnya dlya perelyota ot Zemli do Luny i obratno Mezhplanetnaya stanciya NASA Deep Space 1 uspeshno ispytala prototip ionnogo dvigatelya prorabotavshego summarno 678 dnej i pozvolivshej zondu dognat kometu Borrelly chto bylo by nevozmozhno pri ispolzovanii himicheskih dvigatelej Dawn stal pervym apparatom NASA ispolzuyushim ionnyj dvigatel v kachestve osnovnogo on primenyalsya dlya izucheniya krupnyh asteroidov glavnogo poyasa Cerera 1 i Vesta 4 Ionnyj dvigatel s yadernym pitaniem planirovalsya dlya bespilotnoj missii k Yupiteru Jupiter Icy Moons Orbiter JIMO v 2010 h godah Iz za izmeneniya prioritetov NASA k pilotiruemym kosmicheskim polyotam proekt lishilsya finansirovaniya v 2005 godu Analogichnuyu missiyu v nastoyashee vremya obsuzhdayut dlya sovmestnogo proekta NASA EKA dlya issledovaniya sputnikov planet gigantov Evropy i Ganimeda Rakety ispolzuyushie energiyu yadernyh reakcij Elektroreaktivnye dvigateli pokazali svoyu primenimost v mezhplanetnyh perelyotah odnako oni ispolzovali solnechnuyu energiyu chto ogranichivaet ih sposobnost rabotat vdali ot Solnca a takzhe ogranichivaet ih maksimalnoe uskorenie iz za massy i hrupkosti istochnika elektropitaniya Yaderno elektricheskie ili plazmennye dvigateli rabotayushie v techenie dlitelnogo vremeni na maloj tyage i pitayushiesya elektrichestvom ot yadernyh reaktorov rabotayushih na cepnoj reakcii deleniya tyazhyolyh yader teoreticheski mogut razvit znachitelno bolee vysokuyu skorost chem transportnye sredstva na himicheskom toplive Rakety ispolzuyushie energiyu termoyadernyh reakcij Teoreticheskie termoyadernye raketnye dvigateli dolzhny rabotat za schyot ispolzovaniya energii termoyadernyh reakcij sliyaniya lyogkih yader takih elementov kak dejterij tritij gelij 3 Po sravneniyu s yadernymi reaktorami deleniya sliyanie yader dayot preobrazovanie okolo 1 massy ishodnogo topliva v formu energii chto yavlyaetsya energeticheski bolee vygodnym chem 0 1 preobrazuemoj v energiyu massy v reakciyah yadernogo deleniya Odnako dvigateli kak na yadernyh tak i na termoyadernyh reakciyah mogut v principe dostich skorostej znachitelno bolee vysokih chem neobhodimo dlya primeneniya v issledovanii Solnechnoj sistemy termoyadernye generatory energii vsyo eshyo ne dostigli prakticheski primenimyh urovnej energovydeleniya dazhe na Zemle Odnim iz proektov na baze termoyadernyh dvigatelej byl proekt Dedal Drugaya sistema prorabatyvalas v ramkah proekta pilotiruemyh issledovanij Solnechnoj Diskoveri II na osnove reakcii dejterij tritij 3 i ispolzovaniem vodoroda v kachestve rabochego tela komanda iz angl NASA V proekte planirovalos dostich harakteristicheskih skorostej bolee gt 300 km s s uskoreniem 1 7 10 3 g s nachalnoj massoj korablya v 1700 tonn i dolej poleznoj nagruzki vyshe 10 Solnechnye parusa Solnechnye fotonnye parusa ispolzuyut impuls chastic sveta otrazhaemyh ot specialnogo parusa Etot effekt radiacionnogo davleniya sveta na poverhnost sravnitelno mal i ubyvaet po zakonu kvadratu rasstoyaniya ot Solnca no v otlichie ot mnozhestva klassicheskih dvigatelnyh ustanovok solnechnye parusa ne trebuyut topliva Tyaga nevelika no dostupna poka Solnce prodolzhaet svetit i razvyornut parus Hotya mnozhestvo nauchnyh statej o fotonnyh parusah rassmatrivaet mezhzvezdnye puteshestviya sushestvuet neskolko predlozhenij po ih ispolzovaniyu v predelah Solnechnoj sistemy Trebovaniya dlya pilotiruemyh mezhplanetnyh puteshestvijV videnii hudozhnika kosmicheskij korabl obespechivaet iskusstvennuyu gravitaciyu putyom sobstvennogo vrasheniya 1989 Zhizneobespechenie Sistemy zhizneobespecheniya mezhplanetnogo korablya dolzhny byt v sostoyanii podderzhivat zhizn passazhirov na protyazhenii mnogih nedel mesyacev ili dazhe neskolkih let Potrebuetsya stabilnaya prigodnaya dlya dyhaniya atmosfera s davleniem ne nizhe 35 kPa 5psi vsegda soderzhashaya dostatochnoe kolichestvo kisloroda azota i kontroliruemaya po urovnyam uglekislogo gaza ostatochnyh gazov parov vody i zagryaznenij V oktyabre 2015 goda angl opublikoval otchyot ob angl svyazannyh s pilotiruemymi kosmicheskimi polyotami v tom chisle v pilotiruemoj missii na Mars Radiaciya Kak tolko transportnoe sredstvo pokinet okolozemnuyu orbitu i zashitnuyu zemnuyu magnitosferu ona proletit cherez radiacionnyj poyas Van Allena region s vysokim urovnem radiacii Zatem posleduet dlitelnyj perelyot v mezhplanetnoj srede s vysokim fonom kosmicheskih luchej vysokoj energii kotorye predstavlyayut galakticheskoe izluchenie porozhdaemoe vzryvami sverhnovyh pulsarami kvazarami i drugimi kosmicheskimi istochnikami Eto mozhet povyshat opasnost dlya zhizni cheloveka i oslozhnyat razmnozhenie posle neskolkih let polyota Dazhe sravnitelno nevysokie dozy radiacii mogut vyzyvat neobratimye izmeneniya v kletkah mozga cheloveka Uchyonye Rossijskoj Akademii Nauk zanimayutsya poiskom metodov snizheniya riska radiacionno inducirovannogo raka v ramkah podgotovki k vozmozhnoj pilotiruemoj missii na Mars Kak odin iz variantov rassmatrivaetsya sistema zhizneobespecheniya v kotoroj pitevaya voda dlya ekipazha obednyaetsya po soderzhaniyu dejteriya stabilnogo izotopa vodoroda Predvaritelnye issledovaniya pokazali chto voda obednyonnaya dejteriem mozhet imet ryad protivorakovyh effektov i neskolko snizit potencialnye riski raka vyzvannogo vysokim radiacionnym oblucheniem marsianskogo ekipazha Ploho predskazuemye vybrosy koronalnoj massy ot Solnca ochen opasny dlya sovershayushih perelyot tak kak oni sozdayut vysokie urovni radiacii blizkie k letalnomu urovnyu za nebolshoj srok Dlya ih oslableniya potrebuetsya primenenie massivnyh shitov zashishayushih ekipazh Zemnaya atmosfera po svoim zashitnym ot kosmicheskogo izlucheniya svojstvam ekvivalentna sloyu vody tolshinoj 10 metrov Poetomu razmeshenie na mezhplanetnom kosmicheskom korable takogo zashitnogo ekrana ochen silno utyazhelit ego Po dannym massa radiacionnoj zashity kosmicheskogo mezhplanetnogo korablya kotoraya udovletvoryaet trebovaniyam radiacionnoj bezopasnosti dlya personala nazemnyh yadernotehnicheskih ustanovok pri prodolzhitelnosti polyota 2 3 goda dolzhna sostavit tysyachi tonn Poetomu dlya zashity kosmonavtov na okolozemnyh orbitah ispolzuyut kompleks inzhenerno tehnicheskih i medicinskih metodov umenshayut vysotu polyota stancij hotya eto trebuet znachitelnogo uvelicheniya rashoda topliva iz za tormozheniya verhnimi sloyami atmosfery ispolzuyut oborudovanie zapasy vody produktov topliva i dr v kachestve ekranov i t p Nadyozhnost Kakie libo seryoznye sboi kosmicheskogo korablya vo vremya perelyota skoree vsego stanut smertelnymi dlya ekipazha Dazhe neznachitelnye polomki mogut privodit k opasnym posledstviyam esli oni ne byli bystro ispravleny chto mozhet byt zatrudnitelno v otkrytom kosmose Ekipazh missii Apollon 13 smog perezhit vzryv vyzvannyj neispravnym kislorodnym ballonom 1970 odnako ekipazhi Soyuza 11 1971 god kosmicheskih chelnokov Chellendzher 1986 i Kolumbiya 2003 pogibli iz za neispravnosti svoih kosmicheskih korablej Okno zapuska Iz za osobennostej orbitalnoj mehaniki i astrodinamiki ekonomichnye kosmicheskie perelyoty k drugim planetam prakticheski dostizhimy lish v opredelennye intervaly vremeni v sluchae nekotoryh planet i traektorij eti intervaly neprodolzhitelny i poyavlyayutsya lish raz v neskolko let Vne podobnyh okon planety ostayutsya nedostupnymi dlya chelovechestva po energeticheskim prichinam potrebuyutsya znachitelno menee ekonomnye orbity bolshie kolichestva topliva i bolee moshnye dvigateli Iz za etogo mogut byt ogranicheny kak chastota polyotov tak i vozmozhnosti zapuska missij spaseniya Sm takzheMezhzvyozdnyj polyot Mezhgalakticheskij polyot Kosmicheskij polyot v fantastike NewSpaceSsylkiV Solnechnoj sisteme obnaruzheny skorostnye magistrali Vesti ru 12 dekabrya 2020LiteraturaSeedhouse Erik Mezhplanetnyj avanpost chelovecheskie i tehnologicheskie problemy izucheniya vneshnih planet Interplanetary Outpost The Human and Technological Challenges of Exploring the Outer Planets angl New York angl 2012 288 p ISBN 978 1 4419 9747 0 PrimechaniyaInterplanetary Flight an introduction to astronautics NASA Spacecraft Embarks on Historic Journey Into Interstellar Space Arhivnaya kopiya ot 20 oktyabrya 2019 na Wayback Machine Crawford I A 1998 Valentine L 2002 Curtis Howard 2005 Rockets and Space Transportation Gravity s Rim Arhivnaya kopiya ot 26 sentyabrya 2012 na Wayback Machine discovermagazine com Belbruno E 2004 Arhivirovannaya kopiya neopr Data obrasheniya 28 sentyabrya 2016 Arhivirovano 2 iyunya 2016 goda PDF C R Williams et al Realizing 2001 A Space Odyssey Piloted Spherical Torus Nuclear Fusion Propulsion 2001 52 pages NASA Glenn Research Center Abstracts of NASA articles on solar sails Arhivirovano 11 marta 2008 goda Dunn Marcia October 29 2015 Staff October 29 2015 Charlz Limoli Chto meshaet osvoeniyu dalnego kosmosa V mire nauki 2017 4 S 80 87 URL https sciam ru articles details chto meshaet osvoeniyu dalnego kosmosa Arhivnaya kopiya ot 24 aprelya 2017 na Wayback Machine platn Poka rano utverzhdat chto obluchenie privodit k neobratimym posledstviyam What happens to your brain on the way to Mars Arhivnaya kopiya ot 29 avgusta 2017 na Wayback Machine Science Advances 1 May 2015 Vol 1 no 4 e1400256 DOI 10 1126 sciadv 1400256 Siniak IuE Turusov VS Grigorev AI et al 2003 Sinyak Y Grigoriev A Gaydadimov V Gurieva T Levinskih M Pokrovskii B 2003 popularmechanics com Arhivirovano 14 avgusta 2007 goda Shielding from solar particle event exposures in deep space Arhivnaya kopiya ot 10 marta 2008 na Wayback Machine nature com embor journal neopr Data obrasheniya 28 sentyabrya 2016 Arhivirovano 21 avgusta 2010 goda islandone org Settlements neopr Data obrasheniya 28 sentyabrya 2016 Arhivirovano 5 aprelya 2016 goda iss jaxa jp iss kibo neopr Data obrasheniya 28 sentyabrya 2016 Arhivirovano 18 dekabrya 2016 goda yarchive net space spacecraft neopr Data obrasheniya 28 sentyabrya 2016 Arhivirovano 8 marta 2016 goda uplink space com Arhivirovano 28 marta 2004 goda Oleg Makarov Smerotonosnym lucham vopreki Populyarnaya mehanika 2017 9 S 50 54 Bespalov Valerij Ivanovich Lekcii po radiacionnoj zashite uchebnoe posobie rus 4 izd rasshir Tomsk Izdatelstvo Tomskogo politehnicheskogo universiteta 2012 21 2 Osobennosti radiacionnoj zashity v kosmose S 393 508 s 100 ekz ISBN 978 5 4387 0116 3

18 Июл, 2025 / 21:24
NiNa.Az

NiNa.Az

NiNa.Az - Абсолютно бесплатная система, которая делится для вас информацией и контентом 24 часа в сутки.
Взгляните
Закрыто
© 2019 NiNa.Az - Все права защищены.
Авторские права: Dadash Mammadov