1. casa
  2. Turismo
  3. Come sarà il trasporto del futuro? Olimpiadi sulla storia dell'aviazione e dell'aeronautica Astronavi Soyuz.

Come sarà il trasporto del futuro? Olimpiadi sulla storia dell'aviazione e dell'aeronautica Astronavi Soyuz.

Ministero della Pubblica Istruzione della Repubblica del Bashkortostan

Distretto MKU Dipartimento dell'Istruzione AMR Bizhbulyaksky

MOBU scuola secondaria n. 2 con. Bizbulyak

Lavoro di ricerca storica sull'argomento

« Qual è il futuro di trasporto aerospaziale? »

SpaceX - Strada verso il futuro

Sulla storia e le prospettive di sviluppo dell'aziendaSpaceX

Completato da: Agleev Linar, 10a elementare

MOBU SOSH N. 2 pag. Bizbulyak

Signor distretto di Bizhbulyaksky

Repubblica del Bashkortostan

Indirizzo di scuola:

452040 Repubblica del Bashkortostan,

Signor distretto di Bizhbulyaksky,

da. Bizhbuljak, st. Centrale, 72

Telefono: 8 347 43 2 17 21

Fax: 8 347 43 2 17 21

Responsabile: Gibatov I.R.

da. Bizhbuljak, 2015

introduzione

Capitolo 1. ProgettoSpaceX

  • 1.1 Cronologia del progetto
  • 1.2. Prospettive per i veicoli di lancio di SpaceX
  • 1.3. Motori sviluppati da SpaceX
  • 1.4. Riutilizzabile
  • 1.5. Drago

Conclusione

Riferimenti

Applicazioni

introduzione

Ora viviamo sull'orlo di un evento colossale -

come la trasmigrazione della vita su altri pianeti.

Elon Musk

Avendo conosciuto i regolamenti sulle Olimpiadi di Mozhaisky, ero interessato alla domanda: "Qual è il futuro del trasporto aerospaziale?" Ho deciso di cercare una risposta. Come risultato della ricerca, ho appreso del progetto di una società privata SpaceX, che sogna di creare un trasporto coloniale marziano e ridurre il costo dei voli spaziali.

ho proposto ipotesi: in futuro sarà possibile utilizzare i progetti SpaceX per il trasporto aerospaziale.

Obbiettivo: per scoprire se il progetto Space X può essere utilizzato per lo sviluppo del trasporto aerospaziale

Compiti:

  1. Esplora la storia del progetto
  2. Esplora l'evoluzione dei veicoli di lancio SpaceX, i loro motori e i loro vantaggi
  3. Esplora le prospettive del progetto SpaceX

Metodi di ricerca:

  1. Studio e analisi della letteratura e dei siti rilevanti su Internet
  2. Analisi dei report aziendali

Oggetto di studio: società spaziale privata SpaceX

Capitolo 1. ProgettoSpaceX

1.1. Storia del progetto

Ho appreso che la storia di SpaceX risale al 2001. Il suo leader, Elon Max, ama lo spazio da tutta la vita. Sognava di creare il proprio progetto missilistico. Ha chiamato questo progetto SpaceX - Space Exploration Systems.

Il primo razzo sviluppato dall'azienda è stato chiamato Falcon 1 perché utilizzava un unico motore Merlin. Questo razzo aveva caratteristiche eccezionali, un razzo di classe leggera (vedi Appendice 1). Il carico utile era solo fino a 600 chilogrammi. Durante le prove i motori si sono spenti, poi sono esplosi.

Entro il 2004, i motori hanno iniziato a funzionare stabilmente.

Nel 2006 ha avuto luogo il primo lancio del razzo Falcon 1. Il razzo si alzò, si precipitò rapidamente in cielo ed esplose in 25 secondi. Cadde vicino alla rampa di lancio. Il motivo era la distruzione del dado a cui era attaccata la linea del carburante al motore.

Durante la seconda corsa, la prima fase ha funzionato perfettamente. Dopo la separazione delle fasi, il motore del secondo stadio è stato acceso. Ma durante lo sviluppo del carburante, il carburante all'interno dei serbatoi ha iniziato a schizzare, il palco ha iniziato a oscillare e crollare.

Il terzo lancio è avvenuto nell'agosto 2008. Durante il terzo lancio, durante la separazione degli stadi, il primo stadio non si è allontanato dal secondo. Tutto ciò è accaduto a causa del fatto che sul terzo razzo è stato installato un motore con un diverso tipo di raffreddamento.

Il quarto lancio è stato effettuato un mese dopo il terzo lancio. Come carico utile, a differenza dei primi lanci, non utilizzavano un satellite: questo lancio utilizzava un modello di carico di peso e dimensioni. Nel settembre 2008, il primo e il secondo stadio hanno funzionato perfettamente e hanno portato in orbita questo carico di peso e dimensioni con un perigeo di 500 chilometri e un apogeo di 700 chilometri intorno alla Terra.

Il prossimo passo evolutivo di SpaceX è stato il razzo Falcon 9, che utilizzava 9 motori Merlin nella sua tecnologia. E il primo razzo della famiglia Falcon 9 è stato il razzo versione 1.1. (Vedi allegato 2). Falcon 9 (v 1.0) aveva nove motori, disposti in fila. Il missile era controllato dalla distribuzione della spinta tra i motori lungo il perimetro. I motori non giravano, non è stato utilizzato alcun controllo di rotazione del motore. Il sistema distribuiva la spinta, controllando così il movimento. Tali missili sono stati costruiti 5 pezzi. Successivamente, hanno iniziato a utilizzare una nuova versione del razzo Falcon 9 (v 1.1) Nella versione 1.1, i serbatoi sono stati aumentati, la differenza più evidente è stata il passaggio da una disposizione in linea dei motori a una disposizione anulare (vedi Appendice 3.5). La disposizione dell'anello ha permesso di posizionare il motore centrale su una sospensione, grazie alla quale il controllo ha iniziato ad essere effettuato ruotando il motore centrale. Ciò era necessario per riportare il palcoscenico sulla Terra in futuro. Dei 19 lanci di tali missili al momento, ci sono 5 lanci della versione 1.0 e i restanti 14 sono della versione 1.1.

La fase successiva è la versione 1.2 (Falcon 9 v 1.2). La differenza fondamentale tra il razzo è l'uso di un ossidante di ossigeno superraffreddato. L'ossigeno criogenico viene fatto passare attraverso un dispositivo speciale, attraverso l'azoto liquido, grazie al quale viene raffreddato a circa -215 gradi Celsius. Ciò aumenta la densità dell'ossidante rispettivamente del 7%, consentendo di inserire più ossidante in peso nel razzo. Il carburante ora è anche raffreddato a -30 gradi Celsius, questo aumenta l'efficienza del sistema di raffreddamento del razzo. Falcon 9 versione 1.2 è previsto in tre versioni (vedi Appendice 6). La prima versione è la versione Dragon 1, la seconda è la versione Dragon 2 attualmente in costruzione e la terza versione è la versione con carenatura del carico utile per mettere in orbita i satelliti. Una nuova versione consentito di aumentare la massa del carico utile di circa il 30%. Ciò è necessario per mettere in orbita carichi pesanti e in ogni lancio per installare un sistema di ritorno dello stadio che occupi una certa massa e un determinato carburante.

1.2. Prospettive per veicoli di lancioSpazio X

Continuando a familiarizzare con il progetto SpaceX, ho scoperto che il prossimo sviluppo, non solo qualitativo, ma anche quantitativo dei razzi SpaceX è il veicolo di lancio Falcon Heavy (vedi Appendice 7). Un razzo super pesante, il blocco centrale è un Falcon 9 più due stadi superiori aggiuntivi, che sono i primi stadi del razzo. Tutte e tre le parti verranno restituite sulla Terra. Le prime due fasi dovrebbero essere riportate a riva, ai siti di atterraggio, la terza fase volerà un po' più avanti lungo la sua traiettoria balistica e quindi si prevede di farla atterrare su uno spazioporto galleggiante - su una chiatta. Anche in questo razzo verrà utilizzato un sistema unico di alimentazione incrociata. In cosa consiste - in fase di lancio funzionano tutti e tre i blocchi - si tratta di 27 motori (3x9), ma il carburante e l'ossidante vengono prelevati dai due blocchi estremi, quello centrale rimane intatto fino allo sgancio dei blocchi estremi. Durante il loro disancoraggio inizia a consumarsi carburante dalla parte centrale e questo migliora le caratteristiche del razzo. Il più grande cambiamento di un razzo è la massa che può portare in orbita. In orbita a basso supporto, sono 53 tonnellate: una massa incredibile. Su Marte - 13,2 tonnellate. Falcon Heavy sarà in grado di trasportare una navicella spaziale Dragon a pieno carico su Marte e una parzialmente caricata su Giove.

1.3. Motori sviluppati dall'aziendaSpaceX

Ho appreso che SpaceX ha sviluppato un semplice motore Merlin che utilizza un ciclo aperto (vedi appendice 9.12) Ciò significa che parte del carburante e dell'ossidante viene utilizzata per forzare il carburante nella camera di combustione. Viene utilizzato un generatore di gas in cui parte del carburante e dell'ossidante brucia, le turbine girano che forniscono carburante ad alta pressione alla camera di combustione e i gas di scarico escono attraverso un tubo. Nella prima versione del Falcon 1, il vettore di questo scarico è stato utilizzato per guidare il razzo.

Lo schema ad anello aperto è semplice, affidabile, poco costoso da costruire e utilizzare. Perché utilizza una bassa pressione nella camera di combustione - e questo, con una grande riserva per il futuro, contribuisce all'utilizzo di sistemi riutilizzabili.

Ho scoperto che i motori Merlin non hanno una spinta così elevata come il nostro leggendario motore RD-108, e non l'impulso specifico più alto, che mostra l'efficienza del motore (vedi appendice 10)

Tuttavia, hanno un vantaggio: il rapporto spinta/peso (vedi Appendice 11). Il rapporto spinta/peso indica quanto peso morto può sollevare un motore. 157 unità: questo è un record per un motore di un tale schema. Solo i razzi che utilizzano combustibili tossici sono più alti. È previsto che i motori vengano restituiti e riutilizzati.

1.4. Riutilizzabile - riutilizzabilità

Durante la ricerca sui booster e sui motori dell'azienda, ho appreso del progetto di booster della prima fase di SpaceX (vedi Appendice 13). In effetti, questa teoria riutilizzabile ha sia molti sostenitori che molti oppositori. Ma è questa caratteristica che riduce significativamente il costo dei lanci di SpaceX. Ho scoperto che il costo di lancio è ridotto del 60% circa in questo modo. E l'azienda può investire questi fondi nei suoi sviluppi e prospettive future.

Il lavoro sulla riutilizzabilità è iniziato nel 2011 presso il sito di test MacGregor di SpaceX in Texas. Utilizzando un banco di prova chiamato Grasshopper ( Cavalletta). Questo razzo, che, in effetti, è stato il primo stadio del veicolo di lancio Falcon 9. Perché Grasshopper? Grasshopper, poiché questo razzo "saltava", faceva salti e calcolava il momento dell'atterraggio sul palco modificando la spinta del motore e il suo vettore.

Nel 2014, il sistema di ritorno ha iniziato a essere installato sui veicoli di lancio esistenti che sono stati lanciati nell'ambito delle missioni SpaceX. Nell'aprile 2014 è stato fatto il primo tentativo di far atterrare il palco, non in superficie, ma semplicemente nell'oceano. Il razzo si è avvicinato alla superficie dell'acqua alla velocità richiesta, ha rallentato e si è tuffato nell'acqua.

Nel 2015, i test sono iniziati con l'atterraggio del palco su una chiatta-cosmodromo galleggiante, che si trovava nell'oceano. Ha utilizzato quattro motori diesel, che hanno tenuto la chiatta ad un certo punto, con una precisione di diversi metri, e il palco è atterrato su questa chiatta. Il caso in cui è stato effettuato un tentativo di atterraggio è stato nell'aprile 2015, poi "quasi riuscito": il razzo si è avvicinato bene, ha colpito nel punto giusto, ma a seguito di una leggera demolizione si è capovolto ed è esploso.

Il 22 dicembre è stato lanciato il Falcon 9 v.1.2 FT, il primo lancio dall'incidente del giugno 2015. Questa è la prima volta che SpaceX riesce a lanciare lo stadio inferiore di un veicolo di lancio Falcon 9 in una discesa controllata (vedi Appendice 13). Pertanto, l'azienda è stata in grado di salvarlo per il riutilizzo. Ho appreso che al momento il razzo sta subendo i test necessari per determinarne le condizioni dopo il lancio e l'atterraggio. Questo razzo non volerà più - Elon Musk ha detto che lo salveranno per il loro museo.

Anche i nostri compatrioti hanno cercato di creare progetti simili. In GKNPT li. Khrunichev, insieme alla NPO Molniya, ha sviluppato Baikal (vedi Appendice 15), un progetto per un booster riutilizzabile per il primo stadio del veicolo di lancio Angara. L'idea principale del progetto era che il razzo che ha completato l'attività, separato dal vettore, sarebbe tornato automaticamente al sito di lancio e sarebbe atterrato sulla pista dell'aeromobile come un veicolo aereo senza pilota alato. Ma, sfortunatamente, il nostro progetto è rimasto in fase di sviluppo. Gli sviluppatori hanno mostrato il modello dell'acceleratore nel 2001, al salone aerospaziale MAKS-2001.

1.5. Drago

Nel 2004, la compagnia ha iniziato a sviluppare la nave Dragon, che ha effettuato il suo primo volo nel dicembre 2010. Il volume utile è di 11 metri cubi, è in grado di trasportare anche il carico nel "baule", il cui volume è di 14 m 3 ( vedi appendice 16).

Ho scoperto che la Dragon è unica nella sua capacità di riportare il carico dalla ISS alla Terra ed è la prima nave costruita da una compagnia privata ad attraccare con la ISS.

Dragon V2 è la seconda versione della nave. Utilizza motori Super Draco, completamente stampati in 3D. Due motori sono combinati in 1 cluster. Ci sono 4 cluster in totale. Utilizzando questi motori, la nave potrà atterrare autonomamente senza l'utilizzo di paracadute ( vedi appendice 17).

Ho imparato che nella prospettiva della navicella spaziale Dragon, la missione Mars 2020, in cui un rover, creato in modo simile all'esistente Curiosità, raccoglierà campioni di suolo marziano in un contenitore, dopodiché lo consegnerà al punto di decollo e atterraggio della navicella spaziale Dragon, che li consegnerà in orbita e poi sulla Terra.

Conclusione

Dopo aver studiato le informazioni sul progetto Space X, ho scoperto che la prospettiva del progetto è quella di utilizzare nuovi motori Raptor, di cui non si sa ancora nulla. Questo razzo sarà completamente riutilizzabile, il primo e il secondo stadio verranno riutilizzati. E consegnerà in orbita il Martian Colonial Transport (vedi Appendice 18), che sarà utilizzato per trasportare persone su Marte: circa un centinaio di persone saranno collocate su una nave. Sulla base di tutti i materiali presentati, sono giunto alla conclusione che in futuro sarà possibile utilizzare il progetto SpaceX per il trasporto aerospaziale.

Elenco della letteratura e delle fonti utilizzate

1. Ashley Vance - Elon Musk. Tesla, SpaceX e la strada verso il futuro. (Editore: Olimp-Business; 2015; ISBN 978-5-9693-0307-2, 978-0-06-230123-9, 978-59693-0330-0);

2. VA Afanasiev - Sviluppo sperimentale di veicoli spaziali (Editore: M.: Izd-vo MAI.; 1994; ISBN: 5-7035-0318-3);

3. V. Maksimovsky - “Angara-Baikal. DI modulo razzo booster riutilizzabile»;

4. Sito ufficiale SpaceX - link;

5. Canale YouTube ufficiale di SpaceX - collegamento ;

6. Voce Wikipedia - collegamento.

Appendice

Appendice 1. Falcon 1.

Appendice 2. Il percorso evolutivo del veicolo di lancio Falcon.

Appendice 3. Layout del motore Falcon9 v1.0 (sinistra) e v1.1 (destra).

Appendice 4. Falcon 9 versioni 1.0 e 1.1.

Appendice 5. Ubicazione dei motori nella versione 1.1.

Appendice 6. Falcon 9. Tre tipi: con navicella spaziale Dragon 1, navicella spaziale Dragon 2 e con radome PN.

Appendice 7. Falcon Heavy.

Appendice 8. L'evoluzione dei veicoli di lancio di SpaceX.

Appendice 9. Motore Merlin.

Appendice 10. Confronto della spinta dei motori Merlin 1, Vulcain, RS-25 e RD-108.

Appendice 11. Rapporto spinta/peso Merlin 1D.

Appendice 12. Merlin 1D Vacuum.

Allegato 13.

Allegato 13.1.

Allegato 14. Schema di volo e atterraggio del razzo.

Allegato 15 . MRU "Angara-Baikal"

Appendice 16. Veicolo spaziale Dragon V1.

Appendice 17. Veicolo spaziale Dragon V2.

Appendice 18. Concetto artistico di Big Falcon Rocket.

Kuzminova Anastasia Olegovna
Età: di 14 anni
Luogo di studio: Vologda, MOU "Scuola Secondaria n. 1 con approfondimento della lingua inglese"
Città: Vologda
Capi: Chuglova Anna Bronislavovna, docente di fisica nelle classi superiori del MOU “Scuola Secondaria N. 1 con approfondimento della lingua inglese”;
Kuzminov Oleg Aleksandrovic.

Lavoro di ricerca storica sul tema:

QUAL È IL FUTURO DEL TRASPORTO AEROSPAZIALE?

Piano:

  • 1. Introduzione
  • 2. Corpo principale
  • 2.1 Storia dello sviluppo dei veicoli aerospaziali;
  • 2.2 Promettenti navi da trasporto del futuro;
  • 2.3 Principali direzioni di utilizzo e sviluppo dei sistemi avanzati di trasporto (PTS);
  • 3. Conclusione
  • 4. Fonti di informazione.

1. Introduzione

Per la prima volta il programma di esplorazione spaziale è stato formulato da K.E. Tsiolkovsky, in cui il ruolo chiave spetta ai sistemi di trasporto spaziale. Attualmente, il trasporto aerospaziale è utilizzato per: esplorazione scientifica dei pianeti e dello spazio, risoluzione di problemi militari, lancio di satelliti di terra artificiale, costruzione e manutenzione di stazioni e industrie orbitali, trasporto di merci nello spazio e sviluppo del turismo spaziale.

Navicella spaziale - è un aeromobile progettato per il volo di persone e il trasporto di merci nello spazio extra-atmosferico. I veicoli spaziali per volare in orbite vicine alla Terra sono chiamati navi satellite e per volare verso altri corpi celesti - navi interplanetarie. Nella fase iniziale, le astronavi da trasporto hanno dimostrato le capacità della tecnologia spaziale e la soluzione dei singoli problemi applicati. Attualmente, devono affrontare compiti pratici globali volti a un uso efficiente ed economico dello spazio.

Per raggiungere questi obiettivi, è necessario risolvere i seguenti compiti:

Creazione di veicoli spaziali universali e riutilizzabili;

Utilizzo di centrali elettriche con combustibili più efficienti ed economici;

Aumento della capacità di carico del PTS;

Sicurezza ecologica e biologica delle navi.

Rilevanza:

La creazione del trasporto aerospaziale del futuro consentirà:

- volare, a distanze ultra lunghe, praticamente illimitate;

- esplorare attivamente lo spazio vicino alla Terra e altri pianeti;

- rafforzare la capacità di difesa del nostro Stato;

- creazione di centrali elettriche spaziali e industrie;

- creazione di grandi complessi orbitali;

- estrarre e trattare i minerali della Luna e di altri pianeti;

- soluzione dei problemi ecologici della Terra;

- il lancio di satelliti di terra artificiale;

- sviluppare il turismo aerospaziale.

Traguardi e obbiettivi:

- studiare la storia dello sviluppo dei veicoli spaziali in Russia e negli Stati Uniti;

- fare un'analisi comparativa dell'uso del trasporto aerospaziale del futuro;

- considerare le principali indicazioni per l'uso dei PTS (sistemi di trasporto promettenti);

- determinare le prospettive di sviluppo dei sistemi di trasporto.

2. La parte principale.

2.1 Storia dello sviluppo dei veicoli aerospaziali.

Nel 1903, lo scienziato russo K.E. Tsiolkovsky progettò un razzo per le comunicazioni interplanetarie.

Sotto la guida di Sergei Pavlovich Korolev, il primo al mondo razzo R-7 ("Vostok"), che il 4 ottobre 1957 lanciò nello spazio il primo satellite artificiale terrestre e il 12 aprile 1961 la navicella fece il primo volo con equipaggio nello spazio.

I razzi Vostok sono stati sostituiti da una nuova generazione di veicoli spaziali usa e getta: Soyuz, Progress e Proton, il loro design si è rivelato semplice, affidabile ed economico, è usato ancora oggi e sarà utilizzato nel prossimo futuro.

"Unione" Era molto diverso dal razzo Vostok per le sue grandi dimensioni, il volume interno e i nuovi sistemi di bordo, che consentivano di risolvere i problemi legati alla creazione di stazioni orbitali. Il primo lancio di un razzo ebbe luogo il 23 aprile 1967. Sulla base della navicella Soyuz è stata creata una serie di veicoli spaziali da trasporto senza pilota « Progresso", che assicurava la consegna del carico alla stazione spaziale. Il primo lancio avvenne il 20 gennaio 1978. "Protone"- un veicolo di lancio (LV) di classe pesante, progettato per lanciare nello spazio stazioni orbitali, veicoli spaziali con equipaggio, satelliti terrestri pesanti e stazioni interplanetarie. Il primo lancio avvenne il 16 luglio 1965.

Tra le navicelle americane, vorrei sottolineare "Apollo"- l'unico veicolo spaziale nella storia al momento, su cui le persone hanno lasciato i limiti dell'orbita terrestre bassa, hanno superato la gravità della Terra, hanno fatto atterrare con successo gli astronauti sulla Luna e li hanno riportati sulla Terra. La nave è composta dall'unità principale e dal modulo lunare (stadi di atterraggio e decollo), in cui gli astronauti atterrano e decollano dalla luna. Dal 1968 al 1975, 15 veicoli spaziali furono lanciati in cielo.

Nei lontani anni '70, gli ingegneri sognavano di creare astronavi del futuro in grado di trasportare merci e persone in orbita, per poi tornare in sicurezza sulla Terra ed essere di nuovo in servizio. Lo sviluppo americano era una nave da trasporto riutilizzabile "Space Shuttle" che doveva essere utilizzato come navetta tra la Terra e l'orbita vicino alla Terra, trasportando carichi utili e persone avanti e indietro. I voli nello spazio sono stati effettuati 135 volte dal 12 aprile 1981 al 21 luglio 2011.

Un veicolo spaziale alato da trasporto riutilizzabile è diventato uno sviluppo sovietico-russo "Buran". Un passo importante verso l'esplorazione dello spazio esterno è stato lo sviluppo del sistema spaziale universale riutilizzabile Energia-Buran. Che consiste in un veicolo di lancio pesante Energia e un veicolo spaziale orbitale riutilizzabile Buran.

Questa nave è in grado di trasportare in orbita fino a 30 tonnellate di carico. La nave orbitale "Buran" è progettata per svolgere compiti di trasporto e militari, nonché operazioni orbitali nello spazio. Dopo aver completato i compiti, la nave è in grado di scendere autonomamente nell'atmosfera e atterrare orizzontalmente all'aeroporto. Il primo volo è stato effettuato il 15 novembre 1988. I progetti di veicoli spaziali riutilizzabili sono costosi e, al momento, gli scienziati stanno migliorando e riducendo i costi operativi, il che consentirà efficacemente l'uso di questo tipo di veicoli spaziali in futuro nella creazione di produzione spaziale, i veicoli spaziali riutilizzabili saranno convenienti, poiché il funzionamento intensivo saranno necessari dei sistemi di trasporto.

2.2 Promettenti navi da trasporto del futuro.

Attualmente, l'industria spaziale non si ferma e vengono create molte nuove e promettenti navi da trasporto del futuro:

Complesso di razzi spaziali "Angara"- una famiglia di promettenti veicoli di lancio di tipo modulare con motori a ossigeno-cherosene riutilizzabili in fase di sviluppo. I razzi dovrebbero essere di 4 classi (leggero, medio, pesante e super pesante). La potenza di questo razzo viene implementata utilizzando un numero diverso di moduli razzo universali (da 1 a 7), a seconda della classe del razzo. Il primo lancio di un razzo, una classe leggera, è avvenuto il 9 luglio 2014. Il lancio del razzo di classe pesante Angara-5 è avvenuto il 23 dicembre 2014.

Vantaggi del veicolo di lancio Angara:

- rapido assemblaggio del razzo da moduli già pronti, a seconda della capacità di carico richiesta;

- lancio di razzi adattato dagli spazioporti russi;

- il razzo è completamente realizzato con componenti russi;

- viene utilizzato carburante ecologico;

- in futuro, si prevede di produrre un motore di primo stadio riutilizzabile.

Sistemi di trasporto riutilizzabili ("Rus"). Il futuro sistema di trasporto con equipaggio (PPTS) "Rus" è un veicolo spaziale riutilizzabile con equipaggio multiuso. Il PPTS sarà realizzato nel design modulare della nave base sotto forma di elementi funzionalmente completi: il veicolo di ritorno e il vano motore. La nave è progettata per essere priva di ali, con una parte a rendere riutilizzabile di forma tronco conica. Il primo lancio è previsto per il 2020.

Progettato per svolgere le seguenti attività:

- garantire la sicurezza nazionale;

- libero accesso allo spazio;

- ampliare i compiti della produzione spaziale;

- volo e sbarco sulla luna.

Veicolo spaziale riutilizzabile con equipaggio "Orion"(STATI UNITI D'AMERICA).

La nave è progettata per essere priva di ali, con una parte a rendere riutilizzabile di forma tronco conica. Progettato per trasportare persone e merci nello spazio, nonché per voli sulla Luna e su Marte. Il primo lancio è avvenuto il 5 dicembre 2014. La nave si ritirò a una distanza di 5,8 mila km, quindi tornò sulla Terra. Al ritorno, la nave è passata attraverso gli strati densi dell'atmosfera a una velocità di 32 mila km / h e la temperatura superficiale della nave ha raggiunto i 2,2 mila gradi. Il veicolo spaziale ha superato tutti i test, il che significa che è adatto per voli con persone a bordo lunga distanza. L'inizio dei voli verso altri pianeti è previsto per il 2019-2020.

Veicolo spaziale da trasporto riutilizzabileDrago Spazio X"(STATI UNITI D'AMERICA).

Progettato per il trasporto di carichi e persone. Il primo volo ha avuto luogo il 1 dicembre 2010. A bordo possono essere presenti un equipaggio fino a 7 persone e 2 tonnellate di carico utile. Durata del volo: da 1 settimana a 2 anni. La produzione di una nave da trasporto in varie modifiche viene gestita e pianificata con successo. Lo svantaggio principale è il costoso funzionamento di questo tipo di veicoli spaziali. Nel prossimo futuro, Dragon Space X prevede di riutilizzare il primo e il secondo stadio, il che ridurrà significativamente il costo dei lanci spaziali.

Prendi in considerazione un promettente veicolo spaziale da trasporto che volerà su lunghe distanze .

Veicolo spaziale interplanetario "Pilgrim". Negli Stati Uniti è stato creato un programma della NASA (National Aeronautics and Space Administration) per progettare un veicolo spaziale interplanetario basato su un reattore nucleare in miniatura. Si prevede che il sistema di propulsione sarà combinato e il reattore nucleare inizierà a funzionare quando la nave lascerà l'orbita terrestre. Inoltre, dopo la missione completata, la nave verrà messa su una traiettoria sulla quale si allontanerà dalla nostra terra. Questo tipo di centrale è molto affidabile e non avrà un impatto negativo sull'ambiente terrestre.

Il nostro paese è leader mondiale nel campo dell'energia spaziale. Attualmente in fase di sviluppo modulo trasporti ed energia basato su una centrale nucleare di classe megawatt. Quasi l'intero potenziale scientifico della Russia sta lavorando a questo programma. Il lancio della navicella spaziale con una centrale nucleare è previsto per il 2020. Questo tipo di centrale elettrica sarà in grado di funzionare a lungo senza fare rifornimento. Le navi da trasporto con centrali nucleari (centrali nucleari) potranno volare a distanze ultra lunghe, praticamente illimitate, e consentiranno l'esplorazione dello spazio profondo.

Tabella comparativa di veicoli spaziali promettenti.

Navicella spaziale

Paese

Raggio di volo

Motore

capacità di carico

Prima data di lancio

Complesso di razzi spaziali "Angara"

Veicolo di lancio (riutilizzabile)

Ossigeno-cherosene

Da 1,5 a 35 t

Sistemi di trasporto riutilizzabili "Rus"

Con equipaggio, riutilizzabile

planetario; Luna, Marte

carburante

"Orione"

Con equipaggio, riutilizzabile

Luna, Marte

« Dragon Space X»

Con equipaggio, riutilizzabile

"Pellegrino"

riutilizzabile

planetario

Nucleare, combinato

Modulo trasporti ed energia

riutilizzabile

lunga distanza

Nucleare, combinato

La nave da trasporto più promettente del futuro è una nave con una centrale nucleare, perché. ha un motore ad alta intensità energetica e può volare su distanze ultra lunghe. Il sistema nucleare è 3 volte superiore alle installazioni convenzionali. Dopo aver risolto i problemi con il funzionamento sicuro, questo tipo di veicolo spaziale sarà in grado di fare un passo avanti nello studio dello spazio esterno.

2.3 Principali direzioni di utilizzo e sviluppo dei PTS (sistemi di trasporto promettenti)

I principali ambiti di utilizzo del PTS

Scientifico

Industriale

Turista

Militare

Esplorazione dello spazio e di altri pianeti

Ricerca e lavoro scientifico nello spazio

Lancio di satelliti cargo e terrestri in orbita terrestre bassa

Costruzione e manutenzione di complessi orbitali

Creazione e manutenzione di centrali elettriche spaziali e industrie

Spostamento di carichi utili da altri pianeti

Per creare il trasporto aerospaziale del futuro, è necessario risolvere i seguenti compiti:

- le centrali elettriche del veicolo dovrebbero essere dotate di fonti di energia più capienti rispetto al combustibile attualmente utilizzato (centrali nucleari, motori al plasma e ionici);

- le promettenti centrali elettriche dovrebbero essere modulari, a seconda della gamma di voli. Centrali elettriche dovrebbe essere eseguito a bassa, media e alta potenza. Piccolo - per la manutenzione di orbite vicine alla Terra, medio - trasporto di merci sulla Luna e altri pianeti vicini, grande - per voli di complessi interplanetari su Marte e altri pianeti lontani. I complessi interplanetari con equipaggio per lunghe distanze, a causa del grande peso, devono essere assemblati da moduli in orbita vicina alla Terra. L'aggancio di questi moduli dovrebbe essere effettuato automaticamente, senza l'intervento umano.

- i sistemi promettenti dovrebbero avere un alto grado di affidabilità per garantire la sicurezza ambientale;

I veicoli spaziali devono essere utilizzati in modalità con equipaggio e senza pilota, con la possibilità di controllo remoto dalla Terra. Per effettuare voli con equipaggio, le navi spaziali interplanetarie devono avere tutti i tipi di protezione per la normale esistenza di tutti i membri dell'equipaggio.

3. Conclusione

Il documento fornisce esempi degli ultimi promettenti sviluppi dei sistemi di trasporto in Russia e negli Stati Uniti, che saranno costruiti secondo i seguenti principi:

Design modulare universale;

Utilizzo di centrali elettriche ad alta efficienza energetica;

Capacità di assemblare moduli nello spazio;

Alto grado di automazione dei veicoli;

Possibilità di telecomando;

Sicurezza ambientale;

Funzionamento sicuro della nave e dei membri dell'equipaggio.

Dopo aver risolto questi problemi, il PTS consentirà l'esplorazione attiva dello spazio esterno, la creazione di impianti di produzione nello spazio, lo sviluppo del turismo spaziale e la soluzione di compiti scientifici e militari.

Nonostante siamo riusciti a raccogliere molte informazioni, vorrei continuare il lavoro nelle seguenti aree:

Applicazione di nuove tipologie di carburanti presso PTS;

Migliorare i sistemi per il funzionamento sicuro dei veicoli spaziali del futuro.

4. Fonti di informazione:

1. Angara - veicolo di lancio, - Wikipedia - enciclopedia Internet gratuita, https://ru.wikipedia.org/wiki/angara_(booster), accesso 29/11/2014;

2. Gryaznov G.M. Spazio nucleare e nuove tecnologie (Note del direttore), - M: FSUE "TsNIIatominform", 2007;

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ORIZZONTI DELLA SCIENZA

Aerospaziale

trasporto a V L VI11R GP

Con una potente spinta, il razzo si alza verticalmente dalla rampa di lancio e sale ... Questo è familiare dagli anni '60. l'immagine potrebbe presto sprofondare nell'oblio. I sistemi spaziali usa e getta e le navette dovrebbero essere sostituiti da una nuova generazione di veicoli: aerei aerospaziali che avranno la capacità di decollare e atterrare orizzontalmente, come i normali aerei di linea

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3. KRAUSE. AM KHARITONOV

KRAUSE Egon - Professore onorato, SP 973 al 1998 - Direttore dell'Istituto aerodinamico della Scuola superiore tecnica del Reno-Westphap (GOASCH^" (Ah^n, Germania). Vincitore del premio Max Dlank Society, dottore onorario del ramo siberiano dell'Accademia delle scienze russa ~

XAPMTOHCJP Anatolia. Mikhailovich - Dottore in Scienze Tecniche, Professore SA Khristianovich SB RAS (Novosibirsk). Scienziato onorato della Federazione Russa, vincitore del Premio del Consiglio dei ministri dell'URSS (1985). Autore e coautore di circa 150 articoli scientifici e 2 brevetti

L'ulteriore sviluppo dell'astronautica è determinato dalla necessità di un funzionamento intensivo delle stazioni spaziali, dallo sviluppo di sistemi di comunicazione e navigazione globali e dal monitoraggio ambientale su scala planetaria. A tal fine, nei principali paesi del mondo, sono in fase di sviluppo velivoli riutilizzabili per lo spazio aereo (VKS), che ridurranno notevolmente i costi di consegna di merci e persone in orbita. Si tratta di sistemi caratterizzati da capacità, [le più rilevanti delle quali sono:

Uso riutilizzabile per lanciare in orbita carichi di produzione e scientifici e tecnici con un intervallo di tempo relativamente breve tra voli ripetuti;

Ritorno delle strutture di emergenza e esaurite che intasano lo spazio;

Soccorso degli equipaggi delle stazioni orbitali e dei veicoli spaziali in situazioni di emergenza;

Ricognizione urgente di aree di disastri naturali e catastrofi in qualsiasi parte del mondo.

Nei paesi con aerospaziale sviluppato

la tecnologia ha fatto grandi passi avanti nel campo delle alte velocità di volo, che determinano il potenziale per un'ampia gamma di aerei a reazione ipersonici. Ci sono tutte le ragioni per credere che in futuro l'aviazione con equipaggio padroneggerà velocità dai numeri di Mach M = 4-6 a M = 12-15 motore).

Se parlare aviazione civile, quindi lo sviluppo di alte velocità è estremamente importante per l'intensificazione traffico passeggeri e rapporti d'affari. Gli aerei passeggeri ipersonici con numero Mach 6 saranno in grado di fornire una durata di volo a bassa fatica (non più di 4 ore) su rotte internazionali con un'autonomia di circa 10mila km, come Europa (Parigi) - Sud America (San Paolo) , Europa (Londra) - India , USA (New York) - Giappone. Ricordiamo che il tempo di volo del Concorde supersonico da New York a Parigi era di circa 3 ore e il Boeing 747 trascorre circa 6,5 ​​ore su questa rotta. Aerei del futuro con Mach 10

GLOSSARIO DEI TERMINI AERODINAMICI

Numero di Mach - un parametro che caratterizza quante volte la velocità di un aeromobile (o flusso di gas) è maggiore della velocità del suono Velocità ipersonica è un termine generico per velocità con un numero di Mach maggiore di 4 5 stream

Angolo di attacco - l'inclinazione del piano alare rispetto alla linea di volo Un'onda d'urto (onda d'urto) - una regione di flusso stretta in cui si verifica un forte calo della velocità di un flusso di gas supersonico, che porta a un brusco aumento della densità Rarefazione onda - una regione di flusso in cui si verifica una forte diminuzione della densità del mezzo gassoso

Schema del modello di un sistema aerospaziale a due stadi E1_AS-EOE. Questi dispositivi decolleranno e atterreranno orizzontalmente, come gli aerei convenzionali. Si presume che la lunghezza della configurazione in scala reale sarà di 75 m e l'apertura alare di 38 m Da: (Rable, Jacobe, 2005)

in 4 ore saranno in grado di superare 16-17 mila km, avendo effettuato un volo diretto, ad esempio, dagli Stati Uniti o dall'Europa all'Australia.

GTaya MaoTai

I velivoli ipersonici richiedono nuove tecnologie completamente diverse da quelle inerenti ai moderni velivoli e ai veicoli spaziali che decollano verticalmente. Certo, razzo

il motore produce molta spinta, ma consuma carburante in grandi quantità e inoltre il razzo deve portare a bordo un ossidante. Pertanto, l'uso di razzi nell'atmosfera è limitato ai voli a breve termine.

Il desiderio di risolvere questi complessi problemi tecnici ha portato allo sviluppo di vari concetti di sistemi di trasporto spaziale. La direzione principale, che è attivamente esplorata dalle principali aziende aerospaziali del mondo, è il VCS a stadio singolo. Un tale velivolo aerospaziale, decollando da un aeroporto convenzionale, può trasportare un carico utile di circa il 3% del peso al decollo verso l'orbita terrestre bassa. Un altro concetto per i sistemi riutilizzabili è l'apparato a due stadi. In questo caso, il primo stadio è dotato di un motore a getto d'aria e il secondo stadio è orbitale e la separazione degli stadi viene effettuata nell'intervallo dei numeri di Mach da 6 a 12 ad altitudini di circa 30 km.

Nel 1980-1990. I progetti VKS sono stati sviluppati negli Stati Uniti (NASP), Inghilterra (HOTOL), Germania (Sänger), Francia (STS-2000, STAR-H), Russia (VKS NII-1, Spiral, Tu-2000). Nel 1989, su iniziativa della Società tedesca di ricerca (DFG), è iniziata la ricerca congiunta tra tre centri tedeschi:

Università tecnica della Renania-Westfalia ad Aquisgrana, Università tecnica di Monaco e Università di Stoccarda. Questi centri sponsorizzati da DFG hanno perseguito un programma di ricerca a lungo termine che include lo studio di questioni fondamentali necessarie per la progettazione di sistemi di trasporto spaziale, come l'ingegneria generale, l'aerodinamica, la termodinamica, la meccanica di volo, la propulsione, i materiali, ecc. il lavoro nell'aerodinamica sperimentale è stato svolto in collaborazione con l'Istituto di Meccanica Teorica e Applicata. SA Khristianovich SB RAS. L'organizzazione e il coordinamento di tutto il lavoro di ricerca è stato svolto da un comitato, che per dieci anni è stato guidato da uno degli autori di questo articolo (E. Krause). Portiamo all'attenzione del lettore alcuni dei materiali visivi più illustrativi che illustrano alcuni dei risultati ottenuti nell'ambito di questo progetto nel campo dell'aerodinamica.

Il volo del sistema ELAC-EOS a due stadi dovrebbe coprire la più ampia gamma di velocità: dalla rottura della barriera del suono (M = 1) alla separazione dello stadio orbitale (M = 7) e al suo ingresso nell'orbita vicino alla Terra ( M = 25). Da: (Rable, Jacobe, 2005)

Barriera acustica Numero di Mach

ORIZZONTI DELLA SCIENZA

Modello grande ELAC 1 (lungo più di 6 m) nella sezione di prova della galleria del vento tedesco-olandese DNW a basse velocità. Da: (Rable, Jacobe, 2005)

Aaóóñóó"i áí^áóáy ñeñóálá ELAC-EOS

Per la ricerca è stato proposto il concetto di veicolo aerospaziale a due stadi (lo stadio portante era chiamato in tedesco ELAC, lo stadio orbitale era EOS). Carburante - idrogeno liquido. Si presumeva che la configurazione a grandezza naturale dell'ELAC avesse una lunghezza di 75 m, un'apertura alare di 38 m e una grande testa di spazzata. Allo stesso tempo, la lunghezza dello stadio EOS è di 34 m e l'apertura alare è di 18 m Lo stadio orbitale ha una prua ellittica, un corpo centrale con un lato superiore semicilindrico e una chiglia nel piano di simmetria. Sulla superficie superiore del primo stadio è presente una rientranza in cui viene posizionato lo stadio orbitale durante la salita. Sebbene sia poco profondo, a velocità ipersoniche durante la separazione (M = 7) ha un effetto significativo sulle caratteristiche del flusso.

Per svolgere studi teorici e sperimentali, sono stati progettati e realizzati diversi modelli degli stadi portante e orbitale in scala 1:150. Per le prove a bassa velocità nella galleria del vento tedesco-olandese DNW, è stato realizzato un grande modello della configurazione in studio in scala 1:12 (lunghezza superiore a 6 m, peso circa 1600 kg).

Aegóáeegáóey ñaáSógaóeá

Il volo a velocità supersonica presenta una grande difficoltà per il ricercatore, poiché è accompagnato dalla formazione di onde d'urto, o onde d'urto, e l'aereo in tale volo attraversa diversi regimi di flusso (con diverse strutture locali), accompagnati da un aumento nei flussi di calore.

Questo problema è stato studiato sia sperimentalmente che numericamente nel progetto ELAC-EOS. La maggior parte degli esperimenti sono stati effettuati in aerodinamica

Schema delle linee di flusso olio-fuliggine sulla superficie del modello ELAC 1 ottenuto nella galleria del vento T-313 dell'Istituto di meccanica teorica e applicata, filiale siberiana dell'Accademia delle scienze russa. Da: (Krause et al., 1999)

Confronto dei risultati della simulazione numerica di strutture a vortice sul lato sottovento del modello E1.AC 1 (a destra) e visualizzazione sperimentale con il metodo del coltello laser (a sinistra). I risultati del calcolo numerico sono stati ottenuti risolvendo le equazioni di Navier-Stokes per il flusso laminare al numero di Mach M = 2, il numero di Reynolds Ye = 4 10e e l'angolo di attacco a = 24°. I modelli di vortice calcolati sono simili a quelli osservati sperimentalmente; ci sono differenze nelle forme trasversali dei singoli vortici. Si noti che il flusso in arrivo è perpendicolare al piano dell'immagine. Citato da: (EKotberegr e? a/., 1996)

camino T-313 ITAM SB RAS a Novosibirsk. Il numero di Mach del flusso in arrivo in questi esperimenti variava nell'intervallo 2< М < 4, число Рейнольдса - 25 106 < Ие < 56 106, а г/гол атаки - в диапазоне - 3° < а < 10°. При этих параметрах измерялось распределение давлений, аэродинамические силы и моменты, а также выполнялась визуализация линий тока на поверхности модели.

I risultati ottenuti, tra l'altro, dimostrano chiaramente la formazione di vortici sul lato sottovento. I modelli panoramici dei flussi sulla superficie del modello sono stati visualizzati mediante rivestimento con liquidi speciali o miscele di olio e fuliggine. In un tipico esempio di imaging nero petrolio, le linee aerodinamiche della superficie si curvano verso l'interno dal bordo d'attacco dell'ala e convergono in una linea orientata approssimativamente nella direzione della corrente. Si osservano anche altre fasce, dirette verso la linea centrale del modello.

Queste tracce distinte sul lato sottovento caratterizzano una corrente trasversale la cui struttura tridimensionale può essere osservata utilizzando la tecnica del coltello laser. Con un aumento dell'angolo di attacco, il flusso d'aria scorre dalla superficie sopravvento dell'ala a quella sottovento, formando un complesso sistema di vortici. Si noti che i vortici primari con pressione ridotta nel nucleo contribuiscono positivamente alla forza di sollevamento del veicolo. Lo stesso metodo del coltello laser si basa sulla fotografia di radiazioni coerenti sparse

Bolla di vortice in stato di transizione

Spirale a vortice completamente sviluppata

I processi di decadimento dei vortici sul lato sottovento della configurazione ELAC 1 sono stati visualizzati mediante iniezione di vernice fluorescente. Da: (Stromberg, Limberg, 1993)

¡I ORIZZONTI DELLA SCIENZA

su microparticelle solide o liquide introdotte nel flusso, la cui distribuzione di concentrazione è determinata dalla struttura dei flussi studiati. Una sorgente di luce coerente si forma sotto forma di un sottile piano di luce, che, in effetti, ha dato il nome al metodo. È interessante notare che, dal punto di vista della fornitura del necessario contrasto dell'immagine, le normali microparticelle d'acqua (nebbia) risultano molto efficaci.

In determinate condizioni, i nuclei dei vortici possono collassare, riducendo la portanza dell'ala. Questo processo, chiamato distacco di vortici, si sviluppa

del tipo “bolla” o “spirale”, le cui differenze visive tra loro sono evidenziate da una fotografia realizzata mediante iniezione di vernice fluorescente. Di solito, il regime a bolle di distacco dei vortici precede il decadimento di tipo a spirale.

Informazioni utili Il metodo dell'ombra di Toepler fornisce informazioni sugli spettri del flusso supersonico attorno agli aerei. Con il suo aiuto, vengono visualizzate le eterogeneità nei flussi di gas e le onde d'urto e le onde di rarefazione sono particolarmente chiaramente visibili.

Obiettivo principale Obiettivo di proiezione Schermo (fotocamera)

Sorgente luminosa V g H Disomogeneità Coltello Foucault "I

METODO TEPLER OMBRA

Già nel 1867, lo scienziato tedesco A. Tepler propose un metodo per rilevare le disomogeneità ottiche nei media trasparenti, che fino ad oggi non ha perso la sua rilevanza nella scienza e nella tecnologia. In particolare, è ampiamente utilizzato per studiare la distribuzione della densità del flusso d'aria durante il passaggio di modelli di aeromobili nelle gallerie del vento.

Lo schema ottico di una delle implementazioni del metodo è mostrato in figura. Un fascio di raggi proveniente da una sorgente di luce a fessura viene diretto da un sistema di lenti attraverso l'oggetto in studio e viene focalizzato sul bordo di uno schermo opaco (il cosiddetto coltello di Foucault). Se non ci sono disomogeneità ottiche nell'oggetto in studio, tutti i raggi vengono ritardati dal coltello. In presenza di disomogeneità, i raggi saranno dispersi e parte di essi, dopo aver deviato, passerà sopra il bordo del coltello. Posizionando una lente di proiezione dietro il piano del coltello Foucault, questi raggi possono essere proiettati sullo schermo (diretti alla telecamera) e si può ottenere un'immagine delle disomogeneità.

Lo schema più semplice considerato consente di visualizzare i gradienti di densità del mezzo perpendicolare al bordo del coltello, mentre i gradienti di densità lungo una coordinata diversa portano a uno spostamento dell'immagine lungo il bordo e non modificano l'illuminazione dello schermo. Ci sono varie modifiche del metodo Toepler. Ad esempio, al posto di un coltello, viene installato un filtro ottico, costituito da strisce parallele di diversi colori. Oppure viene utilizzata un'apertura rotonda con settori colorati. In questo caso, in assenza di disomogeneità, i raggi provenienti da punti diversi passano attraverso lo stesso punto del diaframma, quindi l'intero campo è colorato dello stesso colore. La comparsa di disomogeneità provoca la deviazione dei raggi che passano attraverso diversi settori e le immagini di punti con diverse deviazioni di luce sono dipinte nei colori corrispondenti.

Shock alla testa

Fan delle onde di rarefazione

onda d'urto

Questo schema d'ombra del flusso attorno al modello ELAC 1 è stato ottenuto con il metodo ottico Toepler in una galleria del vento supersonica ad Aquisgrana. Secondo: (Nepe! e? a /., 1993)

Fotografia ombra del flusso attorno a un modello E1.AC 1 con una presa d'aria in un tubo d'urto ipersonico (M = 7,3) ad Aquisgrana. I bei lampi iridescenti in basso a destra dell'immagine sono correnti caotiche all'interno della presa d'aria. Da: (Olivier et al., 1996)

Distribuzione teorica dei numeri di Mach (velocità) in una configurazione a due stadi Е1_АС-ЕОЭ (numero di Mach del flusso in arrivo M = 4,04). Da: (Breitsamter et al., 2005)

È stato osservato un buon accordo tra i dati calcolati e quelli sperimentali, che conferma l'affidabilità della soluzione numerica nella previsione dei flussi ipersonici. In questa pagina viene presentato un esempio dell'immagine calcolata della distribuzione dei numeri di Mach (velocità) nel flusso durante il processo di separazione. Gli shock da compressione e la rarefazione locale sono visibili sulle promesse. Nella parte posteriore della configurazione EAAC 1C, in realtà, non ci sarà il vuoto, poiché lì si troverà un motore ramjet ipersonico.

La separazione degli stadi portante e orbitale è uno dei compiti più difficili presi in considerazione durante il lavoro sul progetto ELAC-EOS. Ai fini di una manovra sicura, questa fase del volo richiede uno studio particolarmente attento. Gli studi numerici delle sue * varie fasi sono stati effettuati presso il centro SFB 255 dell'Università tecnica di Monaco e tutto il lavoro sperimentale è stato svolto presso l'Istituto di meccanica teorica e applicata della filiale siberiana dell'Accademia delle scienze russa. I test nella galleria del vento supersonica T-313 includevano la visualizzazione del flusso attorno all'intera configurazione e misurazioni delle caratteristiche aerodinamiche e delle pressioni superficiali durante la separazione degli stadi.

Il modello dello stadio inferiore ELAC 1C differiva dalla versione originale dell'ELAC 1 per un compartimento di piccola profondità in cui doveva essere posizionato lo stadio orbitale durante il decollo e la salita. La simulazione al computer è stata eseguita al numero di Mach del flusso in arrivo М = 4,04, numero di Reynolds -Re = 9,6 106 e angolo di attacco zero del modello EOS.

In generale, si può affermare che gli studi sul concetto aerodinamico dei sistemi ÜiELAC-EOS a due stadi, avviati dalla Società tedesca di ricerca DFG, hanno avuto successo. Come risultato di un vasto complesso di lavori teorici e sperimentali in cui centri scientifici Europa, Asia, America e Australia, è stato eseguito un calcolo completo della configurazione capace di decollo e atterraggio orizzontale in un aeroporto standard, aerodinamico

compiti di volo a velocità basse, supersoniche e soprattutto ipersoniche.

Allo stato attuale, è chiaro che la creazione di un trasporto aerospaziale avanzato richiede ricerche più dettagliate sullo sviluppo di motori a reazione ipersonici che operino in modo affidabile in un'ampia gamma di velocità di volo, sistemi di controllo ad alta precisione per i processi di separazione degli stadi e atterraggio del modulo orbitale, nuovi materiali ad alta temperatura, ecc. La soluzione di tutti questi complessi problemi scientifici e tecnici è impossibile senza gli sforzi congiunti di scienziati di diversi paesi. E l'esperienza di questo progetto conferma solo che la cooperazione internazionale a lungo termine sta diventando un elemento integrante della ricerca aerospaziale.

Letteratura

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Il miracolo non avvenne, come avvenne all'inizio del terzo millennio, quando, secondo Ray Bradbury, avremmo dovuto colonizzare Marte. Si parla spesso delle profezie della fantascienza, ma non bisogna dimenticare le previsioni infruttuose: catastroficamente belle, ma pur sempre fallimenti.

Dove sono le macchine volanti?

C'è una tecnica sotto questo nome, ma in realtà è solo un ibrido di un'auto con un aeroplano. E sebbene gli ultimi campioni sembrano futuristici, sono molto, molto costosi e somigliano poco al trasporto antigravitazionale de Il quinto elemento. più lontano da lui altri sviluppi simili nel design a un elicottero, o del tutto dotato di paracadute ed elica posteriore. Qui mi viene in mente un'altra fantasia: Carlson, che vive sul tetto. Affascinante, ma innovativo qui e non odora.

Nei film e nei giochi per computer, è apparsa un'altra versione del trasporto individuale: un jetpack. Lui, ad esempio, è stato mostrato in Star Wars e RoboCop. Ma anche qui le cose non hanno raggiunto l'uso di massa, ed è improbabile che arrivi presto: c'è carburante sufficiente solo per mezzo minuto di volo e questi volumi costano una bella somma.

Noi stessi, a quanto pare, non ci aspettiamo così tanto miracoli che ci rallegriamo persino di una tale creazione del genio innovativo cinese come il "bus del portale". Ma è reale, come la monorotaia a Mosca o Il treno giapponese accelera fino a 603 km/h.

Eppure, per l'immaginazione umana, i confini sono inaccettabili. Fantascienza del passato, e semplicemente le fantasie dei nostri antenati sul tema del futuro, hanno acquisito un fascino speciale e un nuovo nome: "retrofuturismo". L'amore romantico ed entusiasta per la tecnologia e il desiderio di anticipare le scoperte future: questo può sia toccare che ispirare oggi.

Reinventare la ruota

Anche prima che volessero "sollevare l'auto in aria", c'erano idee per migliorarla. E, soprattutto, reinventa la ruota in un modo nuovo! Una rivista giapponese nel 1936 presentava il concetto di un'auto con le palle al posto dei normali pneumatici: secondo gli autori, questa idea garantirebbe una guida fluida per il trasporto. Non un'idea così inutile, anche secondo gli ingegneri moderni. Nel 2016, uno sviluppo simile presentato dall'azienda americana Goodyear, il più grande produttore di pneumatici.

Gigantomania ha dato vita a un altro immaginario miracolo della tecnologia: una nave su ruote enormi, che, secondo l'inventore, avrebbe dovuto navigare sulle sabbie del Sahara e risolvere il problema dei trasporti nella regione. La lotta contro i simum e altri disastri del deserto, compreso il caldo, era prevista dal progetto, e l'ingegnere ha promesso "un viaggio che si trasformerà in un piacevole viaggio attraverso quei luoghi dove migliaia di generazioni hanno lottato invano con le forze elementali e sono morte in un lotta impari». Così ne scrisse la rivista "Around the World" nel 1927. Non si sa quanto successo abbia avuto l'idea - non è ancora arrivata all'attuazione. Anche se si può presumere che l'aria condizionata promessa di una macchina del genere, e persino superare le sabbie con ruote dentate, richiederebbe molte risorse.

Per uso pubblico, tuttavia, sono stati offerti solo modelli compatti. Nel 1947, l'ingegnere Eduard Vereyken di Bruxelles brevettò un diciclo: una carrozza semovente composta da due enormi ruote e una cabina aperta nel mezzo. Lo stesso inventore ha affermato che i veicoli possono accelerare fino a 185 km / h, ma è difficile da credere. Sì, e la sicurezza dei passeggeri resta in discussione. Solo nella controparte svedese del 1999, scritta da Jonas Bjorkholtz, sono stati presi in considerazione tutti i problemi di progettazione. Ma usalo ora solo per il divertimento del pubblico.

I treni erano un altro argomento preferito di ingegneri e sognatori. Molte speranze erano riposte su monorotaie, sebbene fossero presentate in un modo piuttosto insolito, ad esempio così o così. Ma anche treni convenzionali visto molto più perfetto in futuro: comodo, spazioso e persino con vista sulle stelle.

"La nave del deserto" secondo la versione del 1927.

Ogni persona - un elicottero!

Dove la fantasia si è svolta al massimo, quindi è un veicolo volante. L'immaginazione dei nostri antenati ha dato origine a velivoli a forma di disco, velivoli con ali sotto e motori turbo a prua e persino velivoli sottomarini. Non puoi menzionare tutto: puoi anche guardare le gallerie su Reddit o le raccolte per parole chiave su Pinterest tu stesso.

Ma ciò che è particolarmente toccante di tutti questi progetti è la convinzione nell'accessibilità universale dei trasporti del futuro. L'uomo ha appena conquistato l'aria, e le riviste americane scrivono: "Elicotteri per tutti!" ("Elicotteri in ogni casa!"). E tra tutti questi ritagli di stampa di quasi un secolo fa, puoi vedere disegni di aerei personali. Allora la verità ci si aspettava dal futuro solo l'aspirazione verso l'alto, il progresso scientifico e la qualità della vita per tutti.

Riesci a crederci ora quando sei bloccato in un ingorgo durante l'ora di punta? O quando stai tremando sullo scaffale più alto posto auto riservato? Stringendo in mano uno smartphone la cui potenza di calcolo, come sapete, è superiore a quella delle apparecchiature della NASA nel 1969?

Il 21° secolo non è ancora arrivato, non si è certamente svolto nel modo in cui aspettavano i fan del progresso tecnico. Ma il futuro, come si è scoperto, è imprevedibile. Lentamente, ma arriva: ti suggeriamo di familiarizzare con il trasporto futuristico del presente.

Il futuro di oggi

Il Segway è diventato uno dei tipi di trasporto personale più alla moda Ultimamente, un concorrente tecnologico per biciclette e scooter. Qual è il suo futuristico? Dovrai "guidare" esclusivamente con il tuo corpo: il giroscopio e altri sensori nel suo dispositivo reagiscono all'inclinazione. E devi solo girare la maniglia o una colonna speciale. È completamente intuitivo controllare uno scooter giroscopico e un monociclo - devo dire che sono queste varietà che sono popolari oggi.

A Naberezhnye Chelny ea Mosca anche la polizia usa il Segway. In molte città sono comparsi punti di noleggio dove puoi diventare temporaneamente proprietario di una "carrozza semovente" a due ruote o di un monociclo. Sul mercato, un monociclo può costare fino a mezzo milione di rubli, ma per 20-30 mila è del tutto possibile acquistare un monociclo in grado di resistere a 15 chilometri senza ricaricare.

Un altro rappresentante del moderno trasporto elettrico è un'auto elettrica. Essendo stata inventata ancor prima delle auto a benzina a cui siamo abituati, rimane ancora un simbolo del futuro. Ci sono molte ragioni per questo: risparmio di risorse, rispetto dell'ambiente e indipendenza dal mercato petrolifero. Guidare un'auto elettrica oggi è la cosa più facile, soprattutto per i residenti di Mosca e San Pietroburgo: basta contattare un servizio taxi che ha tali modelli nella sua flotta. In Yandex.Taxi, ad esempio, non molto tempo fa è apparsa una delle auto elettriche più avanzate, la Tesla Model S. Le sue capacità sono impressionanti: in pochi secondi può accelerare fino a 100 km/h, correndo quasi silenziosamente .

Il trasporto più innovativo noto ai russi è, ovviamente, la monorotaia di Mosca, "la tredicesima linea della metropolitana". Ha iniziato a funzionare a pieno titolo nel 2008, ma ancora oggi non tutti i residenti delle regioni ne hanno sentito parlare. Come se discendesse dagli stessi ritagli di riviste retrofuturistiche, ma adattata alla realtà, la monorotaia è una delle preferite del pubblico. Anche la posizione della strada è sorprendente: questo è un cavalcavia, cioè la linea del treno passa completamente sopra Mosca. Il percorso va dalla stazione Timiryazevskaya a Sergei Eisenstein Street. Vero, recentemente si è parlato di smantellamento della pista, anche se l'ultima parola finora rimane la proposta di farne un "oggetto turistico". Con il ritorno dell'investimento, come si è scoperto, questa strada sperimentale ha avuto seri problemi.

Quindi, superando le difficoltà dell'ordine mondiale moderno, il futuro si avvicina ancora lentamente. Nei prossimi decenni ci aspettano automobili levitanti per tutti e una cabina di teletrasporto in ogni cortile? Difficilmente. Il trasporto del futuro sarà come quello che possiamo immaginare? Anche improbabile. E non è così male.

Siamo da tempo abituati alla presenza di fermate dei mezzi pubblici vicino casa, alla partenza giornaliera di decine di treni dalla stazione più vicina, e alla partenza di aerei dagli aeroporti. Sparisci il trasporto pubblico - e il mondo a noi familiare semplicemente crollerà! Ma, abituandoci alla comodità, iniziamo a chiedere ancora di più! Quale sviluppo ci aspetta?

Autostrada - tubi


Il traffico terribile è uno dei problemi principali di tutte le aree metropolitane. La ragione di questi spesso non è solo la scarsa organizzazione degli svincoli di trasporto e delle autostrade, ma anche le condizioni meteorologiche. Perché andare lontano: le nevicate russe spesso portano a crolli stradali.

Una delle soluzioni più efficaci è nascondere la maggior parte dei flussi di traffico nel sottosuolo. Il numero e la dimensione delle gallerie stradali è solo cresciuto nel corso degli anni. Ma sono costosi e limitati nello sviluppo del paesaggio. Questi problemi possono essere risolti sostituendo i tunnel con dei tubi!

Henry Lew, ingegnere e costruttore americano, ha già proposto lo sviluppo di un gasdotto per il trasporto. Sarà possibile inviare grandi container azionati da energia elettrica. Considerato il suo progetto per l'applicazione a New York, noto per i suoi enormi ingorghi. Solo in questa città trasferimento traffico merci nei tubi ridurrà il movimento delle auto di decine di miliardi di miglia in un solo anno. Di conseguenza, la situazione ecologica migliorerà, il carico sulle autostrade della metropoli diminuirà. Non dobbiamo inoltre dimenticare la sicurezza e la tempestività della consegna delle merci.

È anche possibile trasportare persone in tali condotte. Un sistema di trasporto passeggeri simile è stato proposto da Elon Musk, un milionario americano. "Hyperloop" di Musk includerà un sistema di condotte posizionate su cavalcavia, il cui diametro supererà un paio di metri. Hanno in programma di mantenere una bassa pressione. Si prevede di spostare le capsule nei tubi, in bilico appena sopra il fondo a causa dell'aria pompata lì. La velocità delle capsule, grazie all'impulso elettromagnetico, può raggiungere i seicento chilometri in mezz'ora.

Voli in treno


I treni si svilupperanno, diventando più spaziosi e veloci. Stanno già discutendo di un incredibile progetto di una rotta da Londra a Pechino, preparato dai cinesi. Vogliono costruire una strada ad altissima velocità lunga da otto a novemila chilometri entro il 2020.

I treni passeranno sotto la Manica, poi - attraverso l'Europa, la Russia, Astana, Lontano est e Khabarovsk. Da lì - il trasferimento finale a Pechino. L'intero viaggio durerà un paio di giorni, il limite di velocità è di 320 km/h. Notiamo qui che il russo "Sapsan" accelera solo fino a 250 km / h.

Ma questa velocità non è il limite! Il treno Maglev, che prende il nome dalla frase levitazione magnetica, raggiunge facilmente una velocità di 581 km/h. Supportato da un campo magnetico nell'aria, vola sopra i binari invece di cavalcarli. Questi treni ora sono rari esotici. Ma in futuro, questa tecnologia può essere sviluppata.

Macchina sott'acqua: irrealistica, ma esiste!


La rivoluzione è prevista in trasporto d'acqua. Gli esperti stanno esplorando progetti per veicoli subacquei ad alta velocità e motociclette subacquee. Cosa possiamo dire dei singoli sottomarini!

Un progetto svizzero chiamato sQuba è stato creato per sviluppare un'auto originale che può entrare in acqua appena fuori pista e, muovendosi tra le onde, persino tuffarsi dentro! Quindi l'auto può facilmente tornare a terra, continuando a muoversi lungo la strada.

I designer della novità sono stati ispirati da uno dei film su James Bond. Una vera auto subacquea, esposta al Salone di Ginevra sotto forma di un'auto sportiva aperta. Questo modello è molto leggero e permette all'equipaggio di lasciare l'auto in caso di pericolo.

Il movimento sott'acqua è fornito da una coppia di viti poste sotto il paraurti posteriore, nonché da una coppia di cannoni ad acqua rotanti vicino ai passaruota anteriori. Tutto questo è alimentato da motori elettrici. Ovviamente, dovrai aggiungere un cappuccio impermeabile al modello in modo che conducente e passeggeri non si bagnino.

Pronto per andare nello spazio?


L'aviazione, al passo con altri modi di trasporto, si sta sviluppando attivamente. Avendo abbandonato le navi supersoniche come il Concorde, decise di andare nello spazio. I designer britannici stanno lavorando su un'astronave, o altro - un piano orbitale, chiamato "Skylon".

Sarà in grado di salire su un motore ibrido dall'aerodromo e raggiungere la velocità ipersonica, che supera la velocità del suono di oltre cinque volte. Dopo aver raggiunto un'altitudine di 26 chilometri, passerà all'ossigeno dai suoi stessi serbatoi e poi andrà nello spazio. L'atterraggio è come l'atterraggio di un aeroplano. Cioè, niente booster esterni, stadi superiori o serbatoi di alimentazione. Saranno necessari solo un paio di motori per l'intero volo.

Attualmente stanno lavorando su una versione senza pilota dello Skylon. Un tale vettore spaziale sarà in grado di mettere in orbita 12 tonnellate di carico. Nota qui che il Soyuz, il razzo russo, può gestire solo sette tonnellate. Un'astronave, a differenza di un razzo, può essere usata ripetutamente. Di conseguenza, il costo delle consegne diminuirà di 15 volte.

Allo stesso tempo, i designer stanno pensando a una versione con equipaggio. Modificando il design del vano di carico, creando sistemi di sicurezza e realizzando oblò, è possibile trasportare trecento passeggeri. In quattro ore gireranno intorno all'intero pianeta! Un modello sperimentale sarà lanciato nel 2019.

Sorprendentemente, tutti i modi di trasporto che abbiamo elencato sono stati descritti dai futurologi all'alba del ventesimo secolo. Speravano che la loro attuazione non fosse lontana. Hanno sbagliato i tempi, mentre tutto è in fase di sviluppo. Ma abbiamo una grande opportunità: diventare un passeggero di uno dei suddetti miracoli della tecnologia in futuro.