9 fantastici veicoli spaziali che hanno ampliato la nostra conoscenza dell'universo
Miscellanea / / February 06, 2022
Non solo la nave di Gagarin, ma anche conquistatori di galassie lontane.
1. Vostok-1
Su questa nave il 12 aprile 1961, il cosmonauta sovietico Yuri Gagarin fu il primo visitatoInformazioni sulla navicella Vostok / Roscosmos nello spazio - nell'orbita della Terra. È successo nell'era dei transistor, dei computer delle dimensioni di una stanza e della conoscenza rudimentale dello spazio. A quei tempi, nessuno poteva nemmeno dire con certezza come l'assenza di gravità avrebbe influenzato una persona. Pertanto, hanno deciso di effettuare il volo in modalità automatica, il che ha anche complicato il compito. Ad esempio, gli ingegneri hanno dovuto creare da zero sistemi speciali per l'orientamento nello spazio, il controllo, le comunicazioni spaziali e l'alimentazione.
E il lavoro è stato svolto in modalità di emergenza. La nave è stata costruita in tempi record: in soli 2,5 anni. A causa della fretta, i progettisti hanno dovuto abbandonare molti dei piani originali. Quindi, il "Vostok" non aveva un sistema di frenatura di riserva, che, in tal caso, poteva riportare il dispositivo dall'orbita. Per questa ragione
Gagarin portò con sé rifornimenti per 10 giorni - in teoria, durante tale periodo la nave avrebbe dovuto rallentare in orbita bassa e iniziare a cadere sulla Terra.Strumenti, sistema di supporto, rifornimenti e un vano abitativo: tutto questo è stato collocato in un abitacolo quasi sferico con un cono nella parte posteriore, del peso di 4,7 tonnellate e lungo 4,4 metri con tre piccole finestre. Questo era Vostok-1.
Nonostante il talento e il duro lavoro dei tester, il rischio era comunque enorme. Sebbene ogni dettaglio del "Vostok" sia stato accuratamente controllato, nessuno poteva assolutamente garantire che il primo l'uomo nello spazio tornerà: su sette lanci di prova di orbiter, due si sono conclusi senza successo.
Le sovrapposizioni durante il volo di Gagarin sono accadute davvero. Pertanto, durante il deorbitante, il modulo di atterraggio non si è separato entro il periodo calcolato, a causa del quale il dispositivo ha ruotato in modo casuale per un massimo di 10 minuti. Di conseguenza, l'atterraggio non è avvenuto nel punto calcolato e il primo cosmonauta, dopo l'espulsione, è stato quasi spazzato via dal vento nel Volga.
Ma tutto è finito bene. E sebbene ora Vostok-1 possa sembrare un dispositivo primitivo, per gli anni '60 è stata una svolta che è rimasta meritatamente nella storia dell'umanità.
2. Apollo 11
sbarcare sulla Luna Era più difficile che volare nello spazio. E sebbene le tecnologie siano notevolmente avanzate negli otto anni trascorsi dal volo di Gagarin, gli specialisti della NASA hanno dovuto affrontare un compito non banale. La nave avrebbe dovuto non solo volare sul satellite terrestre, ma diventare letteralmente anche un trasformatore: secondo il piano, da Apollo, che ha raggiunto della luna, il modulo di discesa con due astronauti è stato separato, quindi l'intera struttura è stata rimontata e l'apparato è tornato a Terra.
Per il successo della missione, gli ingegneri hanno dovuto creare una serie di tecnologie innovative. Ad esempio, per ridurre la massa del dispositivo, nel computer Apollo per la prima volta UsatoP. Ceruzzi. Computer di guida Apollo e i primi chip di silicio / Museo nazionale dell'aria e dello spazio dello Smithsonian semiconduttori e chip di silicio. In effetti, la missione ha contribuito indirettamente alla rivoluzione informatica. Inoltre, il razzo più grande e potente della storia, il Saturn V, è stato sviluppato appositamente per il progetto. Era più alto di un edificio di 36 piani ed era in grado di trasportare l'Apollo da 47 tonnellate sulla Luna (a 360mila chilometri dalla Terra).
Molto tempo è stato dedicato all'addestramento di un equipaggio di tre persone. Ognuno di loro nel volo imminente ha dovuto svolgere un ruolo speciale.
Per elaborare l'atterraggio del modulo lunare, gli esperti hanno creato uno speciale simulatore a grandezza naturale. Era un aereo dalla forma strana che era appeso a un'alta gru per simulare una debole gravità. Ha quasi ucciso Neil Armstrong durante la lezione. In seguito divenne la prima persona a camminare sulla superficie della luna.
"Apollo" sinistraModulo di comando e servizio (CSM) dell'Apollo 11 / Archivio coordinato dei dati della scienza spaziale della NASA Terra il 16 luglio 1969. Due membri dell'equipaggio, Neil Armstrong e Edwin Aldrin, sono stati in grado di camminare sulla superficie lunare mentre un terzo astronauta, Michael Collins, li aspettava in orbita. Il 24 luglio il modulo di comando è tornato sulla Terra con astronauti, campioni di suolo, filmati fotografici e video.
Seguirono altri cinque di questi sbarchi. I 12 membri delle missioni Apollo sono ancora le uniche persone a camminare sulla luna.
3. Voyager 1 e Voyager 2
Lo scopo principale dei Voyagers, varati nel 1977, EraArchivio coordinato dei dati della scienza spaziale Voyager 1/NASA studio di Giove, Saturno, Urano e Nettuno. E i dispositivi hanno svolto un ottimo lavoro in questo compito: hanno scattato le prime fotografie dettagliate di lontano pianeti. Tutto grazie a speciali telecamere, con l'aiuto delle quali è stato possibile trasmettere immagini via radio.
Tuttavia, i Voyager sono conosciuti principalmente per il loro viaggio alla periferia del sistema solare. E sebbene i dispositivi avessero predecessori - le sonde Pioneer 10 e Pioneer 11, furono i Voyager a diventare gli oggetti più distanti nell'Universo creati dalle mani dell'uomo.
Ora Viaggiatore 1 situatoVoyager / Laboratorio di propulsione a reazione della NASA a una distanza di 23,3 miliardi di chilometri dalla Terra. Nel 2013 ha lasciato il sistema solare ed è andato nello spazio interstellare. Anche Voyager 2 ha volato lontano: 19,4 miliardi di chilometri. Ed entrambi i dispositivi continuano a muoversi.
E sebbene la vita operativa pianificata sia trascorsa da tempo, la comunicazione con i Voyager rimane a quasi 44 anni dal lancio. La maggior parte dei dispositivi è disabilitata su di essi per non sprecare energia. Ma le sonde hanno ancora riserve di combustibile radioattivo: si prevede che la comunicazione con loro continuerà almeno fino al 2025.
Viaggiatore 1. Foto: NASA/Wikimedia Commons
Collage di pianeti e satelliti che i Voyager hanno sorvolato. Immagine: sito ufficiale di Donald Davis / Wikimedia Commons
Registra da Voyager 2. Foto: NASA/JPL/Wikimedia Commons
E all'interno dei Voyager ci sono i famosi dischi d'oro progettati per civiltà extraterrestri. I media contengono suoni e immagini del nostro pianeta, nonché le coordinate della Terra. Se gli alieni trovano davvero i dispositivi, saranno in grado di determinare il tempo trascorso dal lancio: alle sonde è stato applicato uno speciale rivestimento.
4. Hubble
Sulla Terra è difficile osservare le stelle: le interferenze radio, la luce degli apparecchi elettrici e l'atmosfera stessa interferiscono. È molto più conveniente studiare l'Universo con l'aiuto di osservatori automatici nello spazio.
Telescopio astronomico Edwin Hubble divennero1. Archivio coordinato dei dati di scienza spaziale HST/NASA
2. Scheda informativa Hubble / Agenzia spaziale europea divenne una delle prime stazioni di questo tipo. Il dispositivo è entrato in orbita terrestre bassa (569 chilometri dalla superficie) nel 1990. Quindi si presumeva che "Hubble" avrebbe funzionato per circa 15 anni. Tuttavia, la modularità e la vicinanza alla Terra ne hanno allungato la vita: diverse parti obsolete e non riuscite sono state sostituite con successo e il telescopio continua ancora a osservare.
Lo specchio principale di Hubble, su cui viene raccolta la luce degli oggetti spaziali, è uno dei più grandi tra questi dispositivi: 2,4 metri di diametro. Pesa 816 chilogrammi ed è realizzato in speciale vetro al quarzo. È stato lucidato per due anni e quattro mesi per un'immagine chiara e non distorta. Il telescopio stesso è paragonabile in altezza a una casa di quattro piani.
Lucidatura a specchio per Hubble. Foto: NASA/Wikimedia Commons
Gli astronauti cambiano equipaggiamento sull'Hubble. Foto: NASA/Wikimedia Commons
L'evoluzione degli strumenti ottici Hubble basati su immagini della galassia M100 di diversi anni. Foto: NASA, ESA, STScI e Judy Schmidt / Wikimedia Commons
Grazie a Hubble, gli astrofisici hanno ricevuto molte informazioni uniche sul sistema solare, la nostra galassia e lo spazio lontano. Ad esempio, hanno scoperto diversi pianeti che potrebbero potenzialmente avere la vita e hanno chiarito l'età dell'Universo. Ad oggi, Hubble ha effettuato più di 1,5 milioni di osservazioni, sulla base delle quali gli scienziati hanno pubblicato più di 15mila articoli scientifici. Il telescopio continua a generare 80 gigabyte di nuovi dati ogni mese.
Hubble sta gradualmente diventando obsoleto e il telescopio James Webb è diventato una nuova speranza per gli osservatori. Questo è un degno erede: il suo specchio è più del doppio di quello dell'Hubble - 6,5 metri. Webb dovrà provare a bissare il successo del suo predecessore, ma il primo passo è stato fatto. Il dispositivo, lanciato il 25 dicembre 2021, ha già raggiunto il luogo d'azione a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra.
5. Cassini Huygens
La missione spaziale più complessa e costosa, Cassini-Huygens, è iniziata nel 1997. La navicella spaziale doveva esplorare Saturno e atterrare sulla sua luna più grande, Titano. Pertanto, la sonda era composta da due moduli: un orbitale (Cassini) e uno di discesa (Huygens). Era necessario volare in lungo e in largo, quindi il dispositivo è diventato una delle più grandi navi interplanetarie: sono state accumulate solo 3,1 tonnellate di carburante. La massa totale della sonda di quasi sette metri era di 5,7 tonnellate.
A portare Cassini-Huygens al punto finale della spedizione, la NASA, le agenzie spaziali europee e italiane dovuto spianareArchivio coordinato Cassini/NASA Space Science Data percorso difficile. Gli scienziati hanno utilizzato la gravità dei pianeti per accelerare la nave: entrando nella loro orbita, il dispositivo ha acquisito velocità e quindi ha corretto la direzione con l'aiuto dei motori. Questo trucco degli ingegneri dell'agenzia spaziale è chiamato manovra di gravità. A differenza di un volo diretto, ti consente di raggiungere la tua destinazione più velocemente e risparmiare carburante.
In primo luogo, Cassini-Huygens arrivò su Venere, tornò sulla Terra, fece nuovamente il giro di Venere e poi si diresse verso Giove. Solo dopo tutte queste manovre l'apparato raggiunse Saturno. Il viaggio durò circa sette anni.
Cassini è rimasto in orbita attorno a Saturno ed è stato il suo unico satellite artificiale fino al 2017. Quando la sonda ha esaurito il carburante, gli scienziati speditoP. Blaber, A. Verrecchia. Cassini-Huygens: Prevenzione della contaminazione biologica / Rivista sulla sicurezza spaziale modulo nell'atmosfera del pianeta. Il fatto è che i microrganismi più semplici della Terra potrebbero sopravvivere all'interno dell'apparato. Per non infettare accidentalmente mondi lontani con condizioni potenzialmente abitabili, gli scienziati hanno deciso di distruggere la sonda. Cadendo, Cassini ha continuato a inviare i dati e gli ultimi frame.
Satellite Io sullo sfondo di Giove, ripreso da Cassini. Foto: NASA / JPL / Università dell'Arizona / Wikimedia Commons
Saturno che copre il Sole. Il puntino vicino all'anello sottile a ore 10 è la Terra. Foto: NASA / JPL / Space Science Institute / Wikimedia Commons
La superficie di Titano presa da Huygens. L'immagine originale e la foto ad alto contrasto. Foto: ESA / NASA / JPL / Università dell'Arizona; ESA / NASA / JPL / Università dell'Arizona; elaborato da Andrey Pivovarov / Wikimedia Commons
Huygens, nel gennaio 2005, è atterrato su Titano, sul quale le possibilità di trovare la vita erano considerate trascurabili, e ha scattato foto della superficie. Questo è stato il primo atterraggio di successo di un apparato artificiale al di fuori delle orbite dei pianeti terrestri (Mercurio, Venere, Terra e Marte).
6. stazione Spaziale Internazionale
Finora, l'umanità non può prendere un volo verso altri pianeti o lasciare il suo sistema solare nativo. Ma d'altra parte, sa già molto di spazio e ha imparato a vivere fuori dalla Terra. In gran parte grazie alla Stazione Spaziale Internazionale.
Dal 1998 la ISS a un'altitudine di oltre 400 chilometri a una velocità di 28.800 chilometri orari Filaturastazione spaziale internazionale online intorno alla Terra. Tutti questi anni stazione è cresciuto: ora è un complesso con una lunghezza di 109 metri e una larghezza di 73 metri (cioè più di un normale campo da calcio), oltre a una massa di 417 tonnellate.
Oggi sulla ISS costantemente LavorandoDati e fatti sulla Stazione Spaziale Internazionale / NASA un equipaggio internazionale di circa sette persone. Mantenerli in vita in orbita non è facile: carburante, rifornimenti e persino aria devono essere consegnati da razzi cargo.
Nessuno Stato avrebbe potuto realizzare un progetto così ambizioso. L'esistenza della più grande navicella spaziale nella storia dell'umanità è diventata possibile solo grazie alla cooperazione delle agenzie spaziali di tutto il mondo. Persone provenienti da tutto il mondo stanno lavorando insieme per mantenere in funzione la stazione.
Grazie all'ISS, scienziati di 108 paesi hanno condotto 3.000 studi. La stazione ha aiutato a scoprire come una lunga permanenza in assenza di gravità colpisce una persona, piante, animali, varie sostanze, quali sono i pericoli nello spazio e nell'orbita terrestre. Questa esperienza sarà molto utile quando (e se) le persone se ne andranno conquistare altri pianeti.
7. Hayabusa e Hayabusa-2
"Hayabusa". Immagine: Archivio digitale dell'Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese
"Hayabusa-2". Immagine: Vai Miyazaki / Wikimedia Commons
Immagina di dover colpire un bersaglio di circa 55 per 18 centimetri con un dardo, che si muove a una velocità di oltre 20 chilometri al secondo (72mila chilometri all'ora). Questo era il compito degli scienziati dell'Agenzia spaziale giapponese: era necessario raccogliere il suolo dagli asteroidi Itokawa e Ryugu. Tutto per ottenere campioni di materiali che sono stati conservati nella stessa forma di 4,6 miliardi di anni fa, quando fu creato il sistema solare.
Invece delle freccette, gli ingegneri hanno deciso di utilizzare le sonde spaziali Hayabusa e Hayabusa-2. Per una missione spaziale a lungo termine, su di essi sono stati installati propulsori ionici. Quest'ultimo funziona sull'elettricità, che accelera gli ioni xeno, e si ottiene la spinta del getto. Solo grazie a questa scoperta tecnica "Hayabusa" è stato in grado di tornareArchivio coordinato Hayabusa/NASA Space Science Data sulla Terra quando un atterraggio di prova fallito su Itokawa ha causato una perdita di carburante.
In generale, durante la prima missione, gli ingegneri giapponesi hanno dovuto risolvere molti problemi. La comunicazione con l'Hayabusa veniva spesso persa, alcuni dei dispositivi per orientare il dispositivo nello spazio erano fuori servizio e un potente veloce sul Sole ha distrutto 7 degli 11 pannelli solari della sonda. Eppure, gli scienziati sono riusciti a riconfigurare l'Hayabusa e completare con successo la missione. Ad esempio, hanno organizzato la fornitura di corrente dal generatore elettrico di un motore (rotto) a un altro. Di conseguenza, dopo sette anni (2003-2010) di volo, il dispositivo, con un ritardo di tre anni rispetto alla data prevista, ha comunque consegnato il suolo dall'asteroide alla Terra.
Il volo di Hayabusa-2 sull'asteroide Ryugu, iniziato nel 2014, passatoHayabusa2 / Archivio coordinato dei dati della scienza spaziale della NASA con più calma. Nel 2018, il dispositivo ha raggiunto l'obiettivo e vi ha fatto atterrare moduli robotici. Successivamente, lo stesso Hayabusa-2 è sceso in superficie e ha raccolto campioni di suolo. È interessante notare che prima di uno degli atterraggi, la sonda ha letteralmente sparato un proiettile cumulativo sull'asteroide per creare un piccolo cratere: il dispositivo precedente non poteva farlo. Nel 2020, Hayabusa-2 ha inviato capsule campione sulla Terra.
Alla sonda era rimasto del carburante inutilizzato, quindi la missione è stata estesa per altri 11 anni. Ora Hayabusa-2 dovrà visitare l'asteroide 1998 KY26, il cui diametro è di soli 30 metri. Per confronto, il diametro di Ryugu è di 920 metri.
8. Nuovi orizzonti
Sulle orme dei Pionieri e dei Voyager, seguì un'altra sonda della NASA, New Horizons. Il suo volo di molti anni ai confini del sistema solare, lui cominciatoNew Horizons Plutone Kuiper Belt Flyby / Archivio coordinato dei dati della scienza spaziale della NASA nel 2006. Per volare lì, il dispositivo ha effettuato una manovra vicino alla Terra, quindi ha ottenuto un'ulteriore accelerazione vicino a Giove.
Lungo il percorso, la sonda ha rilevato fluttuazioni meteorologiche e brillamenti polari. fulmine su Giove, e ha anche catturato una grande eruzione vulcanica su Io. È diventata anche la prima navicella spaziale della storia a raggiungere Plutone e la sua luna Caronte nel 2015. Questo era l'obiettivo principale della missione. La sonda non solo ha fotografato il "cuore" del pianeta nano, ma ha anche catturato le rocce, le profonde depressioni e le montagne ghiacciate sulla sua superficie.
Le informazioni su Plutone sono state trasmesse dall'apparato alla Terra per nove mesi a una velocità di 600 bit al secondo. La comunicazione nello spazio profondo è lenta.
Plutone fotografato da New Horizons. Foto: NASA/Wikimedia Commons
Alba su Plutone, montagne e pianure ghiacciate visibili. Foto: NASA / Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University / Southwest Research Institute / Wikimedia Commons
Arrokoth è un oggetto della cintura di Kuiper catturato da New Horizons. Foto: NASA/Wikimedia Commons
La traiettoria di volo della navicella spaziale New Horizons. Immagine: NASA/APL/Wikimedia Commons
Dopo Plutone, la sonda si diresse verso la fascia di Kuiper, una parte del sistema solare composta da asteroidi e pianeti nani. Oggi, New Horizons è il quinto veicolo a raggiungere traguardi così lontani. La sua missione è stata provvisoriamente estesa fino al 2026.
9. Giunone
La sonda Juno della NASA ha preso il nome per una ragione. Questo era il nome della moglie del dio Giove nell'antica mitologia, che riuscì a svelare i segreti di suo marito. Ma per svelare i segreti del pianeta omonimo non basta imparare a vedere attraverso il velo delle nuvole: bisogna saper sopravvivere nelle condizioni di potente radiazione emessa dal gigante gassoso. Pertanto, al fine di proteggere l'attrezzatura, gli specialisti hanno inoltre fornito a Juno schermi speciali.
Tutta la sonda energetica necessaria riceveArchivio coordinato dei dati di scienza spaziale di Giunone/NASA da enormi pannelli solari - il più grande tra tutti i veicoli spaziali di questo tipo. Una volta schierati, raggiungono i 20 metri di diametro e consentono un'energia sufficiente dalla scarsa luce solare in orbita attorno a Giove. Grazie a questa caratteristica, Giunone non dipende dal carburante, come ad esempio Cassini, e può lavorare più a lungo.
Tuttavia, questi due dispositivi hanno molto in comune. "Juno" opera anche nell'orbita del pianeta oggetto di studio. E per arrivarci, la sonda ha dovuto fare molta strada. La strada è durata circa cinque anni (2011–2016). Durante questo periodo, il dispositivo è volato verso Marte, è tornato sulla Terra e, sfruttando la gravità del nostro pianeta, è arrivato alla destinazione finale del viaggio.
Foto di Giove scattata da Giunone. Foto: Astrofotografia di Nova Dawn / Wikimedia Commons
Polo Sud di Giove. Foto: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Betsy Asher Hall / Gervasio Robles / Wikimedia Commons
"Giunone", come il suo mitico prototipo, riuscì a penetrare i segreti di Giove. Il dispositivo ha fotografato potenti tempeste e aurore sulla superficie e registrato un forte campo gravitazionale del pianeta. Ha anche inviato impressionanti immagini a infrarossi di eruzioni vulcaniche sulla luna Io.
Tuttavia, Giove, o meglio la sua radiazione, sta lentamente distruggendo Giunone. Ad esempio, riduce gradualmente l'intensità energetica dei pannelli solari. Si presume che la sonda sarà in grado di funzionare solo fino al 2025.
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