Реферати » Реферати з авіації і космонавтики » Вантажівки тросові системи в космосі

тросові системи в космосі

НВК №166 з ліцеєм" ВЕРТИКАЛЬ "

РЕФЕРАТ

на тему

тросової системи В КОСМОСІ

Виконав Денисов Єгор

Харків 2001

ЩО ТАКЕ тросової системи

Космічна тросова система - це комплекс штучних космічних об'єктів (супутників, кораблів, вантажів), з'єднаних довгими тонкими гнучкими елементами (тросами, кабелями, шлангами), що здійснює орбітальний політ. У найбільш простому вигляді-це зв'язка двох космічних апаратів, з'єднаних тросом довжиною в десятки або навіть сотні кілометрів. Складні тросові системи можуть мати багато космічних об'єктів, з'єднаних тросами у формі замкнутих кілець, деревовидних утворень, об'ємних багатогранників. Космічні тросові системи - нові, нетрадиційні структури, створювані людиною в космосі, - дозволяють виконувати завдання, які неможливо, недоцільно або неекономічно вирішувати за допомогою існуючих засобів космічної техніки.
Тросові системи відрізняються трьома основними особливостями від космічних апаратів традиційного типу. Перша - велика протяжність, що забезпечує стійке вертикальне положення системи на орбіті, причому на кінцях системи створюється мала штучна тяжкість. Сполучені тросом апарати мають недолік або надлишок орбітальної швидкості, а їх рух виконується з одним періодом обігу на різних висотах. Друга особливість - гнучко змінювана конфігурація, можливість зміни довжини тросів шляхом їх випуску та втягування.
Це дозволяє регулювати взаємне положення і орієнтацію апаратів, приєднувати і відчіплювати інші об'єкти від тросів, пересувати по них вантажі. Третя відмінність - активна взаємодія електропровідного троса із зовнішнім середовищем, в першу чергу, з магнітним полем і іоносферою Землі, що забезпечує функціонування системи в генераторному, руховому, електропередавальних та випромінювальних режимах.
Залежно від того, яка з цих особливостей переважає у даної тросової системи, яке властивість використовується при експлуатації, проекти таких систем можна розділити на три типи. У "статичних" систем в процесі експлуатації кількість і довжини тросів, кількість і маси об'єктів, їх взаємне положення і орієнтація залишаються постійними. До другого типу відносяться "динамічні" системи, що істотно змінюють кількість і довжину тросів, кількість і масу об'єктів, їх взаємне положення і орієнтацію. "Електромагнітні" системи забезпечені електропровідними ізольованими тросами з плазмовими контакторами на кінцях і активно взаємодіють з магнітним полем і іоносферою Землі.
Існує багато різних проектів тросових систем і способів їх практичного застосування в космосі. Кілька років тому нами була запропонована класифікація способів застосування тросових систем на низьких навколоземних орбітах по 3-м рівнями: по типу використовуваної тросової системи, по виду розв'язуваної технічної задачі і по конкретної реалізації способу.
База даних включає в себе близько сотні відомих способів та їх можливих модифікацій.
Статичні тросові системи можуть використовуватися в дослідженнях далекого космосу, навколоземного простору, атмосфери і поверхні Землі за допомогою протяжних вимірювальних систем (наприклад, інтерферометрів з дуже великою базою, що дорівнює довжині троса), датчиків геофізичних полів, рознесених або розподілених вздовж троса і опускаються на тросі на низькі висоти атмосферних зондів. На космічних апаратах у складі таких систем можна проводити різні експерименти і технічні операції (медико-біологічні дослідження, виробництво речовин і матеріалів, вирощування рослин) в специфічних умовах мікрогравітації (від тисячних до десятих часток g) і відсутності власної зовнішньої атмосфери навколо апаратів. Використовуючи архітектурний принцип побудови тросових систем, в космосі можна буде створювати складні споруди великих розмірів, наприклад, космічні електростанції, поселення, заводи, оранжереї.
Динамічні тросові системи можуть використовуватися для виконання орбітальних маневрів космічних апаратів без затрат палива - або шляхом відведення апарату на тросі з подальшою його отцепкой, або захопленням і підтягуванням апарату тросом. Наприклад, якщо від орбітальної станції відвести вниз на тросі довжиною близько 50 км вантажний корабель і потім відокремити його, корабель зійде з орбіти і впаде на Землю, а станція підвищить свою орбіту, не витрачаючи на це ні краплі палива. На ліфтах, рухомих по тросах, передбачається переміщати вантажі й екіпажі, а використовуючи поворотну штангу з виходять з кінця тросом, орієнтувати в просторі висить на тросі апарат.
Електромагнітні тросові системи можуть виробляти за рахунок використання частини кінетичної енергії орбітального руху системи електроенергію потужністю до 1 МВт. Електроенергією, одержуваної від бортового генератора, можна підтримувати або повільно підвищувати висоту орбіти тросової системи без затрат палива. Використовуючи деякі електродинамічні ефекти, можливо з мінімальними втратами передавати електроенергію по довгому тросу між рознесеними космічними апаратами. Трос як передавальної антени дозволяє здійснювати ефективне випромінювання радіохвиль низькочастотних діапазонів - цей принцип знайде застосування в глобальних системах космічного зв'язку.
Мабуть, не існує такої галузі космічної діяльності, де тросові системи не могли б знайти ефективного застосування. Більш того, деякі операції в космосі можуть виконуватися тільки при їх використанні.
Впровадження технології таких систем здатне змінити весь вигляд майбутніх космічних засобів.

ВІД ЗАРОДЖЕННЯ ІДЕЇ ДО НАШИХ ДНІВ

Російські вчені заклали основи концепції тросових систем як одного з перспективних напрямків розвитку космічної техніки.
Вперше такі системи і способи їх застосування в космосі були описані в
1895 К.Е. Ціолковським в "Мрії про Землю і небі". Для створення штучної тяжкості К.Е. Ціолковський запропонував використовувати обертову в'язку населеної станції та баластної маси, з'єднаних ланцюгом довжиною 500 м, а для переміщення вантажів в космосі - ланцюжок, що випускається і втягувати лебідкою.
У 1910 р Ф.А. Цандер висунув проект "космічного ліфта" з 60 000-км тросом, протягненим з поверхні Місяця до Землі. Під дією гравітаційних і відцентрових сил такий трос буде постійно натягнуть, і по ньому, як по канатній дорозі, можна транспортувати вантажі.
В 20-30-е гг. ідеї К.Е. Ціолковського знайшли відображення в проектах обертової тросової космічної станції Ю.В. Кондратюка і у фантастичних романах А. Бєляєва "Зірка КЕЦ" і "Стрибок в ніщо". Ідеї ??Ф.А. Цандера про космічному ліфті були розвинені в 60-70-і рр. в роботах Ю.Н. Арцутанова, який запропонував проект троса, протягнутого з поверхні Землі на геостаціонарну орбіту і в проекті тросового "космічного намиста Землі"
Г.Г. Полякова.
У 1965 р в РКК "Енергія" (колишня ЦКБМ) під керівництвом С.П. Королева почалася підготовка до першого в світі космічному експерименту з тросової системою. Розроблений проект "Союз-ІТ" передбачав створення штучної тяжкості на космічному кораблі "Союз", з'єднаному кілометровим сталевим тросом з останньою сходинкою ракети-носія, шляхом приведення цієї зв'язки в обертання. Але після кончини С.П. Королева проект був закритий, і роботи по тросовим системам в РКК "Енергія" поновилися тільки через 20 років.
Таким чином, в середині 60-х рр. наша країна лідирувала по роботах в галузі космічних тросових систем. Для подальшого розвитку цих робіт були всі передумови та умови. Проте в подальші роки через відсутність зацікавленості керівництва в продовженні цих розробок ініціатива була перехоплена фахівцями США.

ЗАКОРДОННІ ІДЕЇ І ЕКСПЕРИМЕНТИ

Початок робіт в області тросових систем за кордоном пов'язане з ім'ям італійського вченого Дж. Коломбо, що розробив у 60-70 рр. (Спільно з працювали в США італійським фахівцем М. Гросси) численні проекти їх практичного застосування в космосі і активно виступав за розвиток такого напрямку. Зокрема, ними висунуті ідеї електромагнітної тросової системи та прив'язного атмосферного зонда, що знайшли в 90-х гг. практичне втілення в італо-американських проектах "TSS-1" і TSS-2 ".
Реалізації проектів" TSS "сприяла підтримка директора одного з підрозділів NASA І. Беки, який організував в 1983 р першу робочу зустріч фахівців з цієї проблеми. Після цього відбулися міжнародні конференції з проблем космічних тросових систем, що проходили в 1986 р в Арлінгтоні (США), в 1987 р в Венеції, в 1989 р в Сан-Франциско і в 1995 р у Вашингтоні . На останній конференції виступили фахівці з США,
Канади, Італії, Німеччини, Іспанії, Франції, Австрії, Японії та Китаю.
В Наприкінці 1966 були проведені два американських експерименту на пілотованих кораблях "Джеміні" - вони з'єднувалися 30-м синтетичними стрічками з ракетною щаблем "Аджена". У першому експерименті зв'язка космічних об'єктів оберталася навколо загального центру мас, а в другому - в стійкому вертикальному положенні.
В рамках американо-японської програми в 1980-85 рр. були здійснені чотири запуску на висоту 328 км зондирующих ракет. В ході польоту корисний вантаж віддалявся на електропровідному тросі на 400 м (серія експериментів
"CHARGE"). У перших двох експериментах троси вдалося випустити тільки на довжину 30 м і 65 м. У двох останніх - троси були випущені повністю, що дозволило виконати дослідження електродинаміки тросової системи.
Італо-американський експеримент "TSS-1" був проведений в 1992 р
Передбачалося відвести від корабля "Атлантіс" італійський прив'язний супутник на електропровідному тросі довжиною 20 км і виконати електродинамічні і радіофізичні дослідження. Прив'язний супутник розробляла італійська фірма "Aeritalia" (Alenia Spazio), а прив'язну систему - американська фірма "Martin Marietta". Внаслідок затиску троса в лебідці його вдалося випустити лише на 265 м, після чого трос був втягнутий назад.
У лютому 1996 в ході польоту корабля "Спейс Шаттл" зроблена спроба повторити такий експеримент (TSS-R). Тепер трос розмотали майже на всю довжину, проте він несподівано обірвався ("перепалив") через коротке замикання, ймовірна причина-Механічні пошкодження ізоляції. Через аварію дорогий італійський супутник разом з тросом пішов на іншу орбіту і був втрачений. Тим не менш,

Сторінки: 1 2 3 4 5

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар