Her zaman uzaya insanlı görevleri dört gözle bekliyoruz, ancak bugün mürettebatı Dünya'ya geri döndürmenin neden hala büyük bir zorluk olduğundan bahsedeceğiz.
Uzay her zaman insanları cezbetmiştir, gizemli, keşfedilmemiş bir şeydi. Şafak vakti, uzak gezegenler bizi çağırıyor, bizi araştırmaya, deneylere ve gezegenler arası uçuşlara teşvik ediyor. Son zamanlarda uzay uçuşlarının, hala birinci sınıfta seyahat etmememize rağmen, temel bir ciltte ustalaştığını söylemekte fayda var. Artemis 1'in aya olan görevinin zaten uçması gerekiyordu, ancak hava koşulları nedeniyle fırlatma 2 Eylül'e ertelendi. Fırlatmayı heyecanla beklerken, insansız bir görev olmasına rağmen dönüşün de kritik bir an olacağını anlamalıyız.
Uzay görevleri iki sınıfa ayrılabilir. Uzay aracının bir gün Dünya'ya döneceği görevler çoğunlukla insanlı görevler ve tek yönlü bilet alanlar. Burada ayrıca, örneğin Elon Musk tarafından Mars'a yapılacak ve mutlaka Dünya'ya geri dönmeyecek olan gelecekteki insanlı görevlerden de bahsedebiliriz. Ama gerçekte, böyle bir uçağın da bir yere inmesi gerekiyor. İniş aşamasının bu tür görevlerin en zor kısmı olduğu ortaya çıkıyor. Bugün bunu anlamaya çalışacağız.
Ayrıca okuyun:
- Kuantum Fiziğinin 100 Yılı: 1920'lerin Teorilerinden Bilgisayarlara
- Düşünülmesi gereken 5 gelecekteki uzay görevi
Mürettebat ve ekipman güvenliği
İnsan ilk kez uzaya uçtuğundan beri, sağlığı ve uçuşun genel başarısı konusunda endişeliyiz. İnsanlı uçuşlarda her an kritik olabilir. İnsansız bir görev ise, gemideki mürettebatın ve ekipmanın güvenliği her zaman bir öncelik olmuştur. Bu tür görevlerin mühendisleri ve liderlerinin yanı sıra kozmonotlar veya astronotların kendileri de bu tür uçuşların tüm risklerini anladılar. Bu görevlerin hepsi, özellikle ilkleri başarılı olmadı, ancak sonuçlar çıkarmak, hataları düzeltmek ve gelecekte tekrarlamamak önemliydi.
Örneğin, Apollo uzay aracının ilk görevi sırasında, fırlatma öncesi testler aşamasında her şey trajik bir şekilde sona erdi. Ünlü Apollo 13 görevinde, uçuş sırasında bir kaza meydana geldi ve bunun sonucunda ayın yüzeyine iniş imkansız hale geldi. Mürettebatı kurtarmanın ve gemiyi Iwo Jima uçak gemisinden 7,5 km uzağa başarıyla getirmenin mümkün olması iyi. Sonuçlar alındı ve bir sonraki görev gemisi sadece 5 ay sonra uzaya gönderildi. En başarılı Apollo 11 görevi bile, astronotların Ay yüzeyine inişleri ve ardından kalkış ve Dünya'ya dönüşleri sırasında gergin anlarla doluydu. Sovyet Soyuz uzay aracı da birçok kaza geçirdi. Bu, ne yazık ki, uzay endüstrisinde bir normdu ve öyle.
Evet, bunlar çoğunlukla bekar, öngörülemeyen durumlardır. Bununla birlikte, Dünya'ya dönüşü içeren herhangi bir insanlı uzay görevinde, her zaman çarpıcı olan bir an vardır. İnsansız araçları Mars'a indirirken ortaya çıkan öngörülemeyen sorunları muhtemelen biliyorsunuzdur, ancak insanlı görevlerde insan hayatı tehlikededir. 2003 felaketini hepimiz hatırlıyoruz - iniş sırasında, "Columbia" mekiği atmosferin yoğun katmanlarında yandı, yedi kişilik mürettebatın tamamı trajik bir şekilde öldü.
Aşağıda, astronotların Dünya'ya iniş sürecini gösteren "Apollo-13" filminden bir parça var. Tabii bu da kendine has kuralları olan bir film, gerçeği tam olarak yansıtmak zorunda değil ama ondan çok da farklı değil.
Ayrıca okuyun: James Webb Uzay Teleskobu: Gözlemlenecek 10 hedef
Uzaydan güvenli bir şekilde Dünya'ya dönmek neden böyle bir sorun?
Görünüşe göre yerçekimi burada yardımcı olmalı, bu yüzden roketi yavaşlatmak için mücadele etmeye gerek yok. Ancak hızı saatte on binlerce kilometredir - bu, cihazın Dünya çevresinde yörüngeye girmesi (ilk kozmik hız, yani 7,9 km / s) veya hatta ötesine geçmesi için gereken hızdır ( ikinci kozmik hız, yani 11,2 km/s) ve örneğin Ay'a uçtu. Ve sorun bu yüksek hızdır.
Dünya'ya dönerken veya başka bir gezegene inerken kilit nokta fren yapmaktır. Bu, kalkış sırasında gemiyi hızlandırmak kadar zahmetlidir. Sonuçta, roket kalkıştan önce Dünya'ya göre hareket etmedi. Ve o indikten sonra da olmayacak. Uçakta olduğu gibi havalimanına iniyoruz. Uçuşta 900 km/h (orta boy bir yolcu uçağının seyir hızı) hıza ulaşsa da inişten sonra tekrar durur.
Bu, Dünya'ya inmek üzere olan bir roketin hızını sıfıra indirmesi gerektiği anlamına gelir. Kulağa basit geliyor, ama değil. Dünya'ya göre 900 km/s'den 0 km/s'ye yavaşlaması gereken bir uçağın görevi, yaklaşık 28 km/s hızla giden bir roketten çok daha kolay. Ayrıca roket sadece çılgın bir hızla uçmakla kalmıyor, aynı zamanda atmosferin yoğun katmanlarına neredeyse dikey olarak giriyor. Uçak gibi bir açıyla değil, Dünya'nın yörüngesini terk ettikten sonra neredeyse dikey olarak.
Bir uçağı etkili bir şekilde yavaşlatabilecek tek şey Dünya'nın atmosferidir. Ve dış katmanlarda bile oldukça yoğundur ve inen cihazın yüzeyinde sürtünmeye neden olur, bu da olumsuz koşullar altında aşırı ısınmasına ve tahrip olmasına neden olabilir. Böylece uzay gemisi ilk uzay gemisinden biraz daha düşük bir hıza yavaşladıktan sonra alçalmaya başlar ve Dünya'ya düşer. Atmosferde uygun uçuş yolunu seçerek, izin verilen değeri aşmayan yüklerin oluşmasını sağlamak mümkündür. Bununla birlikte, iniş sırasında geminin duvarları çok yüksek bir sıcaklığa kadar ısınabilir ve ısınmalıdır. Bu nedenle, Dünya atmosferine güvenli bir iniş, ancak dış muhafazada özel bir termal koruma cihazı varsa mümkündür.
Dünya'nınkinden 100 kat daha ince olan Mars atmosferi bile ciddi bir engeldir. Bu, Kızıl Gezegenin yüzeyine inen tüm cihazlar tarafından hissedilir. Oldukça sık kazalar onlarla olur veya sadece Mars atmosferinde yanarlar.
Bazen bu tür frenleme, atmosferin ek bir fren görevi gördüğü ve araçların gezegenin hedef yörüngesine girmesine yardımcı olduğu görevlerde kanıtlandığı gibi faydalıdır. Ama bunlar oldukça istisnalar.
Ayrıca ilginç:
Atmosferik frenleme etkilidir, ancak büyük dezavantajları vardır.
Evet, atmosferik frenleme oldukça etkilidir, ancak etkili frenleme için gerekli olmasına rağmen çok büyük dezavantajları vardır.
Diğer gezegenlere yapılan yörünge görevlerinde bu tür bir yavaşlama tam değildir ve Dünya'ya dönüş tam bir yavaşlama ile ilişkilidir. Aynısı, gezicinin Mars'a inişi için de geçerlidir. Yörüngesine giren bir sonda tamamen durmamalıdır, aksi takdirde Kızıl Gezegenin yüzeyine düşerdi.
Uzayda, Dünya'nın yörüngesinde dönen veya Ay'dan dönen cihazlar, kalkış anında kendilerine verilen muazzam hızlarda hareket eder. Bu nedenle, örneğin Uluslararası Uzay İstasyonu, yörüngeyi zaman zaman ayarlayarak yükseltir, çünkü ne kadar yüksekse, yörüngede kalmak için gereken hız o kadar düşük olmalıdır.
Bu hızların sağlanması karşılık gelen bir enerji harcamasını gerektirdiğinden, frenleme benzer bir enerji harcamasıyla ilişkilendirilmelidir. Bu nedenle, cihazı atmosfere girmeden önce yavaşlatmak, düşük hızda uçmak veya hatta yavaş yavaş Dünya'ya düşmek mümkün olsaydı, bu kadar ısınmaz ve mürettebat için tehlike önemsiz olurdu.
Yakalamanın yattığı yer burasıdır. Uzay uçuşları büyük enerji maliyetleri gerektirir. Roketin yükünün kütlesi, roketin toplam kalkış kütlesinin küçük bir kısmıdır. Çoğunlukla, roketin ortasında, çoğu atmosferin alt katmanlarından geçişin ilk aşamasında yakılan yakıt vardır. Geminin teçhizatını veya mürettebatını uzaya göndermek gerekir. İniş sırasında Dünya'nın yörüngesinden çıkmak için de yakıt gerekir ve bunun çok büyük bir kısmı. Bu nedenle fren yapıldığında yakıtın geminin alev almasına neden olma riski vardır. Çoğu durumda iniş sırasında yüksek sıcaklıktan patlayan yakıt tanklarıdır.
Ayrıca ilginç:
- 10'de kara delikler hakkında öğrendiğimiz en tuhaf 2021 şey
- Terraforming Mars: Kızıl Gezegen yeni bir Dünya'ya dönüşebilir mi?
İniş, kalkışa benzer, sadece ters yönde
Aracı atmosfere girmeden neredeyse tamamen yavaşlatmak için, görev sırasında aracın kütlesinin önemli ölçüde değişmediğini varsayarsak, kalkış sırasındakiyle aynı miktarda yakıt kullanmak gerekecektir. Ancak geminin ağırlığına, gemiyi kaldırmak ve daha sonra fren yapmak için gereken yakıtı eklediğimizde, bunun defalarca katlandığı ortaya çıkıyor. Ve tam da bu üzücü ekonomik hesaplama, Dünya atmosferinin engellenmesine güvenmenin hala gerekli olduğu anlamına geliyor.
Örneğin, SpaceX Falcon 9 roketlerini indirirken yakıt kullanılır, ancak burada roketin kendisi çok hafiftir (çoğunlukla sadece yakıt deposu Dünya'ya döner) ve uzak bir yörüngeden dönüş gerçekleştirilmez.
Mühendisler, Dünya'ya inişin, yörüngeye çıkmak için kilogram başına aynı yakıt kaynaklarını gerektirdiğini hesapladı. Yani, neredeyse bir kalkış gibidir, sadece ters yönde.
Ve muhtemelen, uzun bir süre böyle olacak. Sadece Artemis 1 görevleri sırasında değil, aynı zamanda bir insan Kızıl Gezegene ulaştıktan sonra. Bu engel bir nebze de olsa aşıldığında uzay uçuşlarında ustalaştığımızı söylemek mümkün olacaktır. Çünkü herkes kalkış yapabilir ama inişte sorunlar olabilir.
Ancak tarih, bilim adamlarımızın ve mühendislerimizin karmaşık sorunları çözmeyi başardığı birçok örnek biliyor. Çok yakında Ay'a veya Mars'a bir uçuşun New York'tan Kiev'e bir uçuştan daha zor olmayacağını umuyoruz. Keyifli ve güvenli bir iniş ile.
Ukrayna'nın Rus işgalcilere karşı savaşmasına yardım etmek istiyorsanız, bunu yapmanın en iyi yolu, Ukrayna Silahlı Kuvvetleri'ne bağış yapmaktır. Hayat kurtarmak veya resmi sayfa aracılığıyla NBU.
Ayrıca okuyun:
Neden hibrit uzay aracı dönüş senaryolarını kullanmıyorlar? Isıya dayanıklı "kanatlar" ve termal ablasyon kalkanları + paraşüt değil.
Atmosfere karşı fren yaparak kayma, doğaçlama bir "trambolin" üzerinde son kontrollü "paraşütle atlama". Ve yakıt yakmanıza gerek yok, belki de üretilmemiş artıklar. Şasiyi yerde bırakıyoruz, sadece kontrol sistemini alıyoruz.
Tanınmayan bir matematik dehasının ve pratik bir fedakarın görüşü özellikle ilginçtir.