Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Спускни́й апара́т (СА) — космічний апарат, призначений для спуску людей, піддослідних тварин та/або апаратури з навколопланетної орбіти або з міжпланетної траєкторії для м'якої посадки на поверхню планети. СА входить до складу космічного апарата, що здійснив орбітальний або міжпланетний космічний політ (наприклад, орбітального апарата або орбітальної станції, від яких СА відокремлюється перед спуском.
Конструктивно спускні апарати можуть значно відрізнятись один від одного залежно від корисного навантаження та фізичних умов на поверхні планети, на яку здійснюється посадка.
Технічні проблеми
Головна технічна проблема м'якої посадки полягає зменшенні швидкості руху апарата від космічної (інколи десятки кілометрів на секунду) практично до нуля. Ця проблема розв'язується наступним чином:
Спуск за допомогою ракетних двигунів
Також застосовується вираз «зворотньорушійна посадка». Для забезпечення гальмування та спуску цей спосіб вимагає наявності на борту апарата приблизно такого ж запасу палива, як для виводу цього апарата на орбіту з поверхні планети. Тому цей спосіб використовується на всій траєкторії спуску (як єдино можливий) лише під час посадки на поверхню небесного тіла, позбавленого атмосфери, (наприклад, Місяця). При наявності на планеті атмосфери ракетні двигуни використовуються лише на початковій стадії спуску — для переходу з космічної орбіти (траєкторії) на траєкторію спуску, до входження в атмосферу, а також на заключному етапі, перед самим торканням ґрунту, для погашення залишкової швидкості падіння.
Аеродинамічне гальмування
Під час швидкого входження в атмосферу космічного апарату виникає сила спротиву середовища — аеродинамічна, котра застосовується для цього гальмування.
Оскільки аеродинамічне гальмування не вимагає витрат палива, цей спосіб використовується завжди під час спуску на планету, яка має атмосферу. Під час аеродинамічного гальмування кінетична енергія апарата перетворюється на тепло, що нагріває повітря та поверхню апарата. Загальна кількість тепла, що виділяється, наприклад, під час аеродинамічного спуску з навколоземної орбіти становить понад 30 мегаджоулів в розрахунку на 1 кг маси апарата. Більша частина цієї теплоти відноситься потоком повітря, але лобова поверхня СА може нагріватись до температури в кілька тисяч градусів, тому він повинен мати відповідний тепловий захист.
Аеродинамічне гальмування особливо ефективне на надзвукових швидкостях, тому використовується для гальмування від космічних до швидкостей близько сотень м/с. На нижчих швидкостях використовуються парашути.
Можливі різні траєкторії зниження апарата під час аеродинамічного гальмування. Розглядаються зазвичай два випадки: балістичний спуск та планування.
Під час балістичного спуску вектор рівнодійних аеродинамічних сил спрямований прямо протилежно до вектора швидкості руху апарата. Спуск за балістичною траєкторією не вимагає керування.
Недоліком цього способу є велика крутість траєкторії, та, як наслідок, входження апарата у щільні шари атмосфери на великій швидкості, що призводить до сильного аеродинамічного нагріву апарата та до , що іноді перевищують 10g — гранично-допустиме значення для людини.
Альтернативою балістичному спуску є ширяння. Зовнішній корпус апарата в цьому випадку має зазвичай конічну форму, крім того вісь конуса утворює певний кут (кут атаки) з вектором швидкості апарата, за рахунок чого рівнодійна аеродинамічна сила має складову, перпендикулярну до вектора швидкості апарата — підйомну силу. Завдяки підйомній силі, апарат знижується повільніше, траєкторія його спуску стає більш пологою, при цьому ділянка гальмування розтягується за довжиною та в часі, а максимальні перевантаження та інтенсивність аеродинамічного нагріву можуть бути знижені в кілька разів, порівняно з балістичним гальмуванням, що робить ширяючий спуск для людей більш безпечним та комфортним.
Кут атаки під час спуску змінюється залежно від швидкості польоту та поточної щільності повітря. У верхніх, розріджених шарах атмосфери він може досягати 40°, поступово зменшуючись зі зниженням апарата. Це вимагає наявності на СА системи керування ширяючим польотом, що ускладнює та робить важчим апарат, у випадках, коли СА використовується для спуску тільки апаратури, котра здатна витримати більші перевантаження, ніж людина, використовується зазвичай балістичне гальмування.
Орбітер космічного «човника» Спейс Шаттл, що під час повернення на Землю виконує функцію спускного апарата, ширяє на всій ділянці спуску від входу в атмосферу до торкання шасі посадкової смуги, після чого випускає гальмівний парашут.
Спуск за допомогою парашутів
Цей спосіб використовується після того, як на ділянці аеродинамічного гальмування швидкість апарата знизиться до дозвукової. Парашут у щільній атмосфері гасить швидкість апарата майже до нуля та забезпечує м'яку посадку його на поверхню планети.
У розрідженій атмосфері Марса парашути менш ефективні, тому на заключній ділянці спуску парашут відокремлюється та вмикаються посадкові ракетні двигуни.
Спускні пілотовані апарати космічних кораблів серії Союз TM, призначені для приземлення на суходіл, також мають твердопаливні гальмівні двигуни, які вмикаються за кілька секунд до торкання землі, щоб забезпечити безпечнішу та комфортнішу посадку.
Спускний апарат станції «Венера-13» після спуску на парашуті до висоти 47 км скинув його та відновив аеродинамічне гальмування. Така програма спуску була продиктована особливостями атмосфери Венери, нижні шари якої дуже щільні та гарячі (до 500°С), а парашути з тканини не витримали б таких умов.
Інші варіанти
В деяких проектах космічних човнів багаторазового використання (зокрема, одноступеневих вертикального зльоту та посадки, наприклад, Delta Clipper) передбачається на кінцевій ділянці спуску, після аеродинамічного гальмування в атмосфері, також здійснювати безпарашутну моторну посадку на ракетних двигунах.
Галерея
- Пілотовані спускні апарати
-
![image]()
Спускний апарат космічних кораблів серії «Союз». Ліворуч згори – повітряне кермо керування ширянням. -
![image]()
Схема спускного апарата Союз ТМ. -
![image]()
Командний модуль корабля «Аполлон» під час повернення на Землю виконував функцію СА. Спускався на воду. -
![image]()
Спускний апарат . КНР.
- Непілотовані спускні апарати
-
![image]()
Місячний зонд Сервеєр-3 (NASA), що спустився на поверхню Місяця 20 квітня 1967 року. Знімок зроблений членом експедиції Аланом Біном 24 листопада 1969 року. -
![image]()
Експозиція радянських «місячників» на виставці у Парижі 2007 року. На передньому плані — СА Луна-20. У його складі — СА, що доставив на Землю зразки місячного ґрунту (верхня сфера). -
![image]()
Поштова марка зі зображенням спускного апарата міжпланетної станції «Марс-3».
Див. також
Посилання
- (рос.)
| Ця стаття потребує додаткових для поліпшення її . (листопад 2014) |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Spuskni j apara t SA kosmichnij aparat priznachenij dlya spusku lyudej piddoslidnih tvarin ta abo aparaturi z navkoloplanetnoyi orbiti abo z mizhplanetnoyi trayektoriyi dlya m yakoyi posadki na poverhnyu planeti SA vhodit do skladu kosmichnogo aparata sho zdijsniv orbitalnij abo mizhplanetnij kosmichnij polit napriklad orbitalnogo aparata abo orbitalnoyi stanciyi vid yakih SA vidokremlyuyetsya pered spuskom Misyachnij modul korablya Konstruktivno spuskni aparati mozhut znachno vidriznyatis odin vid odnogo zalezhno vid korisnogo navantazhennya ta fizichnih umov na poverhni planeti na yaku zdijsnyuyetsya posadka Tehnichni problemiGolovna tehnichna problema m yakoyi posadki polyagaye zmenshenni shvidkosti ruhu aparata vid kosmichnoyi inkoli desyatki kilometriv na sekundu praktichno do nulya Cya problema rozv yazuyetsya nastupnim chinom Spusk za dopomogoyu raketnih dviguniv Takozh zastosovuyetsya viraz zvorotnorushijna posadka Dlya zabezpechennya galmuvannya ta spusku cej sposib vimagaye nayavnosti na bortu aparata priblizno takogo zh zapasu paliva yak dlya vivodu cogo aparata na orbitu z poverhni planeti Tomu cej sposib vikoristovuyetsya na vsij trayektoriyi spusku yak yedino mozhlivij lishe pid chas posadki na poverhnyu nebesnogo tila pozbavlenogo atmosferi napriklad Misyacya Pri nayavnosti na planeti atmosferi raketni dviguni vikoristovuyutsya lishe na pochatkovij stadiyi spusku dlya perehodu z kosmichnoyi orbiti trayektoriyi na trayektoriyu spusku do vhodzhennya v atmosferu a takozh na zaklyuchnomu etapi pered samim torkannyam gruntu dlya pogashennya zalishkovoyi shvidkosti padinnya Aerodinamichne galmuvannya Pid chas shvidkogo vhodzhennya v atmosferu kosmichnogo aparatu vinikaye sila sprotivu seredovisha aerodinamichna kotra zastosovuyetsya dlya cogo galmuvannya Oskilki aerodinamichne galmuvannya ne vimagaye vitrat paliva cej sposib vikoristovuyetsya zavzhdi pid chas spusku na planetu yaka maye atmosferu Pid chas aerodinamichnogo galmuvannya kinetichna energiya aparata peretvoryuyetsya na teplo sho nagrivaye povitrya ta poverhnyu aparata Zagalna kilkist tepla sho vidilyayetsya napriklad pid chas aerodinamichnogo spusku z navkolozemnoyi orbiti stanovit ponad 30 megadzhouliv v rozrahunku na 1 kg masi aparata Bilsha chastina ciyeyi teploti vidnositsya potokom povitrya ale lobova poverhnya SA mozhe nagrivatis do temperaturi v kilka tisyach gradusiv tomu vin povinen mati vidpovidnij teplovij zahist Aerodinamichne galmuvannya osoblivo efektivne na nadzvukovih shvidkostyah tomu vikoristovuyetsya dlya galmuvannya vid kosmichnih do shvidkostej blizko soten m s Na nizhchih shvidkostyah vikoristovuyutsya parashuti Mozhlivi rizni trayektoriyi znizhennya aparata pid chas aerodinamichnogo galmuvannya Rozglyadayutsya zazvichaj dva vipadki balistichnij spusk ta planuvannya Spuskni aparati kosmichnih korabliv seriyi Vostok ta Voshod spuskalis balistichnoyu trayektoriyeyu Pid chas balistichnogo spusku vektor rivnodijnih aerodinamichnih sil spryamovanij pryamo protilezhno do vektora shvidkosti ruhu aparata Spusk za balistichnoyu trayektoriyeyu ne vimagaye keruvannya Nedolikom cogo sposobu ye velika krutist trayektoriyi ta yak naslidok vhodzhennya aparata u shilni shari atmosferi na velikij shvidkosti sho prizvodit do silnogo aerodinamichnogo nagrivu aparata ta do sho inodi perevishuyut 10g granichno dopustime znachennya dlya lyudini Shiryannya Orbiter Spejs Shattlu vikonuye m yaku posadku Alternativoyu balistichnomu spusku ye shiryannya Zovnishnij korpus aparata v comu vipadku maye zazvichaj konichnu formu krim togo vis konusa utvoryuye pevnij kut kut ataki z vektorom shvidkosti aparata za rahunok chogo rivnodijna aerodinamichna sila maye skladovu perpendikulyarnu do vektora shvidkosti aparata pidjomnu silu Zavdyaki pidjomnij sili aparat znizhuyetsya povilnishe trayektoriya jogo spusku staye bilsh pologoyu pri comu dilyanka galmuvannya roztyaguyetsya za dovzhinoyu ta v chasi a maksimalni perevantazhennya ta intensivnist aerodinamichnogo nagrivu mozhut buti znizheni v kilka raziv porivnyano z balistichnim galmuvannyam sho robit shiryayuchij spusk dlya lyudej bilsh bezpechnim ta komfortnim Kut ataki pid chas spusku zminyuyetsya zalezhno vid shvidkosti polotu ta potochnoyi shilnosti povitrya U verhnih rozridzhenih sharah atmosferi vin mozhe dosyagati 40 postupovo zmenshuyuchis zi znizhennyam aparata Ce vimagaye nayavnosti na SA sistemi keruvannya shiryayuchim polotom sho uskladnyuye ta robit vazhchim aparat u vipadkah koli SA vikoristovuyetsya dlya spusku tilki aparaturi kotra zdatna vitrimati bilshi perevantazhennya nizh lyudina vikoristovuyetsya zazvichaj balistichne galmuvannya Orbiter kosmichnogo chovnika Spejs Shattl sho pid chas povernennya na Zemlyu vikonuye funkciyu spusknogo aparata shiryaye na vsij dilyanci spusku vid vhodu v atmosferu do torkannya shasi posadkovoyi smugi pislya chogo vipuskaye galmivnij parashut Spusk Feniksa na parashuti Zjomka z MRO kameroyu visokoyi rozdilnoyi zdatnosti z vidstani blizko 760 km Spusk za dopomogoyu parashutiv Cej sposib vikoristovuyetsya pislya togo yak na dilyanci aerodinamichnogo galmuvannya shvidkist aparata znizitsya do dozvukovoyi Parashut u shilnij atmosferi gasit shvidkist aparata majzhe do nulya ta zabezpechuye m yaku posadku jogo na poverhnyu planeti U rozridzhenij atmosferi Marsa parashuti mensh efektivni tomu na zaklyuchnij dilyanci spusku parashut vidokremlyuyetsya ta vmikayutsya posadkovi raketni dviguni Spuskni pilotovani aparati kosmichnih korabliv seriyi Soyuz TM priznacheni dlya prizemlennya na suhodil takozh mayut tverdopalivni galmivni dviguni yaki vmikayutsya za kilka sekund do torkannya zemli shob zabezpechiti bezpechnishu ta komfortnishu posadku Spusknij aparat stanciyi Venera 13 pislya spusku na parashuti do visoti 47 km skinuv jogo ta vidnoviv aerodinamichne galmuvannya Taka programa spusku bula prodiktovana osoblivostyami atmosferi Veneri nizhni shari yakoyi duzhe shilni ta garyachi do 500 S a parashuti z tkanini ne vitrimali b takih umov Inshi varianti V deyakih proektah kosmichnih chovniv bagatorazovogo vikoristannya zokrema odnostupenevih vertikalnogo zlotu ta posadki napriklad Delta Clipper peredbachayetsya na kincevij dilyanci spusku pislya aerodinamichnogo galmuvannya v atmosferi takozh zdijsnyuvati bezparashutnu motornu posadku na raketnih dvigunah GalereyaPilotovani spuskni aparati Spusknij aparat kosmichnih korabliv seriyi Soyuz Livoruch zgori povitryane kermo keruvannya shiryannyam Shema spusknogo aparata Soyuz TM Komandnij modul korablya Apollon pid chas povernennya na Zemlyu vikonuvav funkciyu SA Spuskavsya na vodu Spusknij aparat KNR Nepilotovani spuskni aparati Misyachnij zond Serveyer 3 NASA sho spustivsya na poverhnyu Misyacya 20 kvitnya 1967 roku Znimok zroblenij chlenom ekspediciyi Alanom Binom 24 listopada 1969 roku Ekspoziciya radyanskih misyachnikiv na vistavci u Parizhi 2007 roku Na perednomu plani SA Luna 20 U jogo skladi SA sho dostaviv na Zemlyu zrazki misyachnogo gruntu verhnya sfera Poshtova marka zi zobrazhennyam spusknogo aparata mizhplanetnoyi stanciyi Mars 3 Div takozhKosmichnij aparat Pilotovanij kosmichnij aparat Orbitalna stanciyaPosilannya ros Cya stattya potrebuye dodatkovih posilan na dzherela dlya polipshennya yiyi perevirnosti Bud laska dopomozhit udoskonaliti cyu stattyu dodavshi posilannya na nadijni avtoritetni dzherela Zvernitsya na storinku obgovorennya za poyasnennyami ta dopomozhit vipraviti nedoliki Material bez dzherel mozhe buti piddano sumnivu ta vilucheno listopad 2014