erdvėlaivis

skrydžiui rengiamas erdvėlaivis Cassini

erdvlaivis, aparatas, skirtas skrieti kosmose ir nusileisti į kosminius kūnus. Erdvėlaivis su kosmonautų įgula vadinamas pilotuojamuoju (Apollo, Gemini, Vostok, Sojuz), nepilotuojamas erdvėlaivis skrieja be įgulos. Yra vienkartinio (Apollo, Sojuz) ir daugkartinio (Space Shuttle) naudojimo erdvėlaivių. Erdvėlaivis, skriejantis orbita aplink kurį nors kosminį kūną, vadinamas dirbtiniu to kosminio kūno palydovu (dirbtinis Žemės palydovas, dirbtinis Mėnulio, Eroto palydovas ir kiti). Erdvėlaiviai, skirti pasiekti tam tikros planetos aplinką arba į ją nusileisti, vadinami tarpplanetiniais (Cassini, Galileo, Mars Pathfinder, Voyager). Pilotuojamieji erdvėlaiviai, pritaikyti ilgalaikiam skriejimui orbita aplink Žemę ar kitą kosminį kūną ir ilgalaikiam kosmonautų gyvenimui bei darbui kosmose, vadinami orbitinėmis stotimis (Mir, Tarptautinė kosminė stotis ir kiti).

Kosmonautų įguloms ir kroviniams iš Žemės į orbitines stotis nuskraidinti naudojami transportiniai erdvėlaiviai (Sojuz, Progress, Space Shuttle), dar būna bandomieji, taikomieji arba moksliniai erdvėlaiviai. Pritaikyti tolimų kosminių objektų (žvaigždžių, galaktikų ir kitų) astronominiams stebėjimams (turintys tam tikslui skirtą įrangą) erdvėlaiviai vadinami kosminėmis observatorijomis (Chandra, HST, ISO, SOHO).

Dirbtiniai Žemės palydovai, skirti radijo ir televizijos programoms retransliuoti, interneto ir telefono ryšiui tarp tolimų vietovių, vadinami ryšių palydovais (Intelsat, Eutelsat, Globalstar). Dirbtiniai Žemės palydovai, nuolat atliekantys Žemės meteorologinius stebėjimus ir fotografuojantys debesų sluoksnį, vadinami meteorologiniais palydovais (Meteosat, Meteor, GOES). Dirbtiniai Žemės palydovai, palaikantys ryšį su jūrose ir vandenynuose plaukiojančiais laivais ir ore skraidančiais lėktuvais ir užtikrinantys saugią jų navigaciją, vadinami navigaciniais palydovais (NAVSTAR‑GPS, GLONASS). Erdvėlaiviai, naudojami įvairiems moksliniams ir taikomiesiems tikslams, yra gana skirtingi, bet jie turi daug bendrų bruožų. Paprastai erdvėlaivį sudaro korpusas, elektros energijos tiekimo ir skirstymo sistema, ryšio sistema, erdvėlaivio valdymo ir duomenų apdorojimo sistema, orientavimo ir stabilizavimo sistema, raketiniai varikliai, aplinkos apsaugos ir kontrolės sistema, mokslinė aparatūra.

daugkartinio naudojimo pilotuojamas erdvėlaivis Space Shuttle

Pilotuojamieji erdvėlaiviai turi gyvybingumo palaikymo ir avarinio gelbėjimo sistemas. Korpusas yra pagrindinė dalis. Ji lemia erdvėlaivio geometriją ir yra simetriška bent vienos ašies atžvilgiu, kad būtų išvengta siūbavimų jam sukantis. Korpusas turi būti tvirtas, kad nesideformuotų transportuojant arba dėl perkrovų erdvėlaiviui kylant į orbitą ar leidžiantis į planetą. Prie korpuso montuojami raketiniai varikliai, ryšio antenos, magnetometrai, nuotolinių stebėjimų platformos ir kita. Erdvėlaivio elektros energijos tiekimo ir skirstymo sistema tiekia energiją visiems erdvėlaivio prietaisams. Erdvėlaivio naudojamos energijos galia gali būti nuo kelių šimtų vatų iki kelių kilovatų.

daugkartinio naudojimo pilotuojamas erdvėlaivis Endeavour

Energijos šaltiniai – akumuliatoriai, galvaninių elementų baterijos, saulės baterijos, kuro elementai, radioaktyviųjų izotopų termoelektriniai generatoriai. Jie parenkami pagal erdvėlaivio skriejimo trukmę ir nuotolį. Pvz., erdvėlaiviuose, veikiančiuose ne toliau kaip Marso orbitoje, tinka naudoti saulės baterijas, todėl saulės baterijos naudojamos daugumoje pilotuojamųjų ir nepilotuojamųjų erdvėlaivių, veikiančių ir orbitose aplink Žemę, ir kitur vidinėje Saulės sistemoje. Saulės baterijomis įkraunami akumuliatoriai, kurių energija naudojama tada, kai erdvėlaiviui atliekant manevrus ar mokslinius tyrimus saulės baterijos negali efektyviai veikti. Radioaktyviųjų izotopų termoelektriniai generatoriai naudojami erdvėlaiviuose, veikiančiuose už Marso orbitos ribų. Siekiant taupyti energijos išteklius elektros energija tam tikram erdvėlaivio moduliui ar aparatūrai tiekiama tik tuomet, kai jis yra aktyviosios būklės.

Ryšio sistema turi užtikrinti duomenų perdavimą iš erdvėlaivio į Žemę ir atgal. Ją sudaro didelio, vidutinio ir mažo kryptingumo antenos, imtuvai ir siųstuvai. Didelės spartos duomenų perdavimui į Žemę naudojamos gana didelio skersmens parabolinės didelio kryptingumo antenos. Valdymo ir duomenų apdorojimo sistema valdo visų erdvėlaivio įrenginių ir sistemų darbą, kaupia ir doroja nuotolinių matavimų duomenis. Šios sistemos pagrindinė dalis yra centrinis kompiuteris. Jis skaičiuoja laiką, apdoroja komandas, siunčiamas iš Žemės, kaupia, apdoroja ir formuoja į Žemę perduodamus nuotolinių matavimų duomenis, kontroliuoja erdvėlaivio sistemų ir prietaisų darbą. Erdvėlaivio skriejimo tikslui pasiekti ši sistema atlieka navigacinius matavimus, erdvėlaivio trajektorijos skaičiavimus, tikslina skriejimo trajektoriją. Prireikus ši sistema valdo erdvėlaivio nutūpimą ant planetos paviršiaus, pakilimą nuo jos ir grįžimą į Žemę. Orientavimo ir stabilizavimo sistema kontroliuoja erdvėlaivio padėtį erdvėje (erdvėlaivio orientavimas). Erdvėlaivis turi būti orientuotas ir stabilizuotas erdvėje taip, kad didelio kryptingumo antena būtų tiksliai nukreipta į Žemę, o moksliniai prietaisai – į tiriamuosius objektus, saulės baterijos efektyviai gamintų elektros energiją, kad saulės šviesa ir šešėlis būtų efektyviai išnaudoti erdvėlaivio šiluminiam režimui reguliuoti, o erdvėlaivio posūkiai ir manevrai būtų atliekami reikiama kryptimi. Erdvėlaivio orientacija erdvėje gali būti stabilizuojama tik pagal vieną ašį (vienašė stabilizacija) arba pagal tris ašis (triašė stabilizacija). Vienašė stabilizacija daroma įsukant erdvėlaivį aplink vieną jo ašių. Tokiu būdu stabilizuotas erdvėlaivis nuolat tolydžiai skenuoja dangaus laukus, tačiau toks stabilizavimo būdas nėra tinkamas, kai stebėjimo instrumentus reikia nukreipti į pasirinktus objektus ilgesniam laikui. Norint pakeisti erdvėlaivio orientavimą įjungiami raketiniai varikliai. Triašė stabilizacija daroma naudojant mažus raketinius variklius ir (arba) tam tikrus smagračius. Tokiu būdu stabilizuotas erdvėlaivis gali atlikti pasirinktų objektų ar laukų ilgalaikius tyrimus. Erdvėlaivio orientacijai nustatyti ir kontroliuoti naudojami žvaigždžių monitoriai, Saulės jutikliai, planetos horizonto jutikliai. Kai negalima orientuotis pagal dangaus objektą, naudojami giroskopai. Ši sistema taip pat kontroliuoja judančius įrenginius (saulės baterijas, antenas, skenavimo platformas ir kita). Raketiniai varikliai reikalingi erdvėlaivio manevrams orbitoje atlikti, erdvėlaivio skriejimo trajektorijai tikrinti, erdvėlaiviui stabilizuoti ir orientuoti erdvėje. Aplinkos apsaugos ir kontrolės įrenginiai kontroliuoja ir palaiko tinkamas erdvėlaivio įrangos veikimo sąlygas jo viduje, kad jautri įranga būtų apsaugota nuo didelių temperatūros svyravimų, mikrometeoroidų pavojaus, jonizuojančiosios spinduliuotės ir kitų kenksmingų kosmoso veiksnių. Erdvėlaivio kompiuteris ir kita elektroninė įranga patikimai gali veikti tik esant tam tikram temperatūros režimui. Temperatūra erdvėlaivio moduliuose ir aparatūroje reguliuojama derinant pasyviąsias (užuolaidas, reflektorius, tinkamai parinktas dangas) ir aktyviąsias (elektrinius šildytuvus arba kondicionierius, dujų arba skysčių cirkuliaciją) priemones. Nuo mikrometeoroidų smūgių erdvėlaivį saugo specialūs skydai ir specialios korpuso dangos. Pilotuojamuose erdvėlaiviuose yra įrengtos viena ar kelios sandarios sekcijos, kur gyvybingumo palaikymo sistema sukuria žmogui gyventi tinkamą atmosferą. Ši sistema susideda iš oro kondicionavimo sistemos, šalinančios iš oro nuodingas medžiagas ir palaikančios reikiamą oro sudėtį, slėgį ir temperatūrą, įrangos kūno švarai palaikyti, buitinėms ir kitoms atliekoms šalinti. Kosmonautų įgulai maitinti paruošiamos maisto ir vandens atsargos.

Kosmonautų fizinei būklei palaikyti įrengiami specialūs treniruokliai. Sandarioje kameroje įrengiama aparatūra erdvėlaivio skriejimui kontroliuoti ir valdyti, aparatūra ryšiui su Žeme palaikyti, mokslinių tyrimų įranga, medicinos aparatūra kosmonautų fiziologinėms funkcijoms tirti skriejimo metu ir kita. Yra speciali šliuzinė kamera išeiti į atvirą kosmosą. Paprastai erdvėlaivis turi mokslinę aparatūrą įvairiems moksliniams tyrimams atlikti, tai dažniausiai tiesioginių matavimų aparatūra (dalelių detektoriai, plazmos detektoriai, dulkių detektoriai, magnetometrai) ir nuotolinių stebėjimų aparatūra (vaizdo kameros, skaitmeninės kameros, radiometrai, poliarimetrai, fotometrai, spektrometrai, aukštimačiai, radarai). Taikomosios paskirties erdvėlaivis turi specialią aparatūrą taikomajai užduočiai vykdyti.

erdvėlaivio Magellan paleidimas iš erdvėlaivio Atlantis

3018