هواپیماهای آینده از شرکت های هوافضای مدرن. المپیاد تاریخ هوانوردی و هوانوردی فهرست متون و منابع مورد استفاده

دنیس موهلنبرگ، مدیرعامل، رئیس و رئیس شرکت بوئینگ گفت: در 10 سال، صنعت ما متحول خواهد شد. او تولید موشک، فضاپیماهای مدار پایین و افزایش تعداد هواپیماهای مسافربری معمولی را پیش بینی می کند، اما هر چه که باشند، بوئینگ آنها را تولید خواهد کرد.

مولنبرگ در سخنانی در اجلاس GeekWire گفت که در آینده دیگر تمایز واضحی بین حمل و نقل هوایی و فضایی وجود نخواهد داشت، بلکه ادغام این شیوه های حمل و نقل که شامل تاکسی های هوایی شخصی، هواپیماهای سنتی می شود، وجود خواهد داشت. ، فضاپیمای حمل و نقل و تجاری مافوق صوت.

طی یک دهه، خواهید دید که چگونه سفرهای فضایی در مدار پایین بسیار رایج‌تر از امروز خواهد شد. گردشگری فضایی، کارخانه‌ها در فضا... اینها اجزای اکوسیستمی هستند که امروزه در حال ظهور هستند و ما فعالانه در ایجاد سیستم‌های حمل‌ونقل برای دسترسی به این اشیاء مشارکت خواهیم کرد.»

مشارکت بوئینگ در این آینده یکپارچه حول فضاپیمای CST-100 Starliner است، که این شرکت قصد دارد تا اوایل سال آینده برای انتقال فضانوردان به خدمت درآورد. مولنبرگ افزود: «ما می‌توانیم در نظر بگیریم که این اولین وسیله نقلیه ما در یک سری از وسایلی است که در آینده مجموعه‌ای از دستگاه‌های فضایی تجاری را تشکیل می‌دهند و همراه با هواپیماهای تجاری ما تولید می‌شوند.»

اگر برنامه این است، شروع کار آسانی نبوده است. آزمایش‌های اخیر یکی از سیستم‌های استارلاینر ناموفق بود و پس از آن بوئینگ آزمایش‌های بعدی را از آگوست به پایان سال جاری یا ابتدای سال آینده موکول کرد. با حادثه اخیر پرتاب پرتاب سایوز، توسعه دهندگان حمل و نقل فضایی مانند بوئینگ و اسپیس ایکس امید بیشتری به تولید وسایل نقلیه کارآمد و ایمن برای سرویس دهی به ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) خواهند داشت.

این امکان وجود دارد که اشباع فضای هوایی از هواپیما افزایش یابد و سپس به ابزارهای پیشرفته تری برای کنترل ترافیک هوایی نیاز باشد. بوئینگ در حال حاضر با ناسا و سایرین بر روی یک پروژه 35 میلیارد دلاری برای ساختن چنین سیستم نسل بعدی برای حریم هوایی ایالات متحده کار می کند. این سیستم باید تا سال 2030 آماده شود.

اگر قرار است بوئینگ به یک بازیگر اصلی در صنعت هوافضا تبدیل شود، این شرکت باید مشکلات محصولات فعلی خود را برطرف کند. به عنوان مثال تابستان امسال در تحویل تعداد زیادی هواپیمای بوئینگ 737 که به دلیل نداشتن موتور امکان تحویل به مشتریان وجود نداشت، مشکلی پیش آمد. با این حال، این بر عملکرد مالی بوئینگ که در سه ماهه دوم خوب به نظر می رسید تأثیری نداشت.

به عنوان پیشرو در صنعت هوافضا، بوئینگ با رقابت قابل توجهی از ایرباس (در هوا) و اسپیس ایکس (در فضا) روبرو است. این مانع از رویاپردازی مولنبرگ در مورد حمل و نقل فضایی نمی شود: او بارها و بارها تکرار کرد که اولین افرادی که روی مریخ فرود می آیند این کار را با یک موشک ساخت بوئینگ انجام می دهند.

وب سایت: در پایان این یادداشت، لینک مقاله ای در مورد موفقیت بخش هوافضا در سه ماهه دوم سال 2018 وجود دارد. به طور کلی، درآمد این بخش در این سه ماهه 7.6 درصد نسبت به سال گذشته افزایش یافته است: از جمله: لاکهید مارتین - 13.4 میلیارد دلار، افزایش 23.5٪، ایرباس - 17.16 دلار، 8٪ (به لطف موفقیت A320 neo)، 24.26 دلار، افزایش 6 درصدی. % خاطرنشان می‌شود که همراه با گزارش‌های موفقیت، شرکت‌های فعال در این صنعت نسبت به جنگ‌های تجاری در حال وقوع ابراز نگرانی می‌کنند، که بخش هوافضا به دلیل ماهیت جهانی زنجیره‌های تامین مشخصه صنعت نسبت به آن حساس است.

دفتر بوئینگ در شیکاگو (عکس از وب سایت شرکت)

یک شرکت هوافضای بریتانیایی از هواپیمای مفهومی بدون پنجره رونمایی کرد. در عوض، آنها پیشنهاد می‌کنند نمایشگرهایی نصب کنند که رویدادهای روی دریا را نشان دهد و فیلم‌ها را نشان دهد. هواپیماهای بدون پنجره می توانند چهره هوانوردی غیرنظامی را به طور اساسی تغییر دهند و در عین حال مصرف سوخت را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.

طراحی یک جت خصوصی توسط متخصصان یک شرکت فرانسوی توسعه یافته است، آنها این پروژه را در ماه اوت ارائه کردند. آنها به جای دریچه‌ها، استفاده از نمایشگرهایی را که فیلم‌ها را برای اوقات فراغت نشان می‌دهند و نمایش‌هایی را برای کار پیشنهاد کردند. بخش فنی می‌گوید که نبود پنجره به کاهش وزن کشتی کمک می‌کند، بنابراین مصرف سوخت، هزینه‌های تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهد و فضای آزاد شده، امکان بهبود فضای داخلی را افزایش می‌دهد. گرت دیویس، طراح ارشد Technicon Design، شرکتی که این پروژه را پیشنهاد داده است، گفت که برخی از عناصر مانند نمایشگرهای انعطاف پذیر می توانند از قبل به واقعیت تبدیل شوند.

شرکت آمریکایی Spike Aerospace قصد دارد تا اوایل سال 2018 هواپیمای مشابهی را معرفی کند. این یک جت سوپرسونیک مجلل اسپایک S-512 خواهد بود که می تواند با 12 تا 18 مسافر از نیویورک به لندن در 4 ساعت پرواز کند. شرکت بوستون همچنین هواپیمای آینده را بدون پنجره می بیند. در نتیجه، مسافران مجبور نیستند از نور خورشید پنهان شوند، چه پرده را بلند یا پایین بیاورند. یکنواختی در پرواز نیز از بین خواهد رفت. طراحان بر این باورند که به طور کلی، مسافران در طول پرواز کمی می بینند - چند ستاره، ماه، اقیانوس بی پایان، ابرها. وزن هواپیما نیز کاهش می یابد و باعث صرفه جویی در سوخت می شود. دیواره های هواپیما به نمایشگرهای نازک بزرگی تبدیل می شوند که پانورامای اطراف کشتی را نشان می دهند. یا می توانید فیلم، اسلاید، اسناد را تماشا کنید.

درست است، توسعه دهندگان مشکلات احتمالی را تشخیص می دهند. اولاً، برای بسیاری، احساس اضطراب در یک فضای محدود می تواند افزایش یابد، زمانی که نمی توانید آنچه را که در بیرون اتفاق می افتد ببینید. ثانیاً نه تنها مسافران باید ببینند، بلکه امدادگران نیز در صورت لزوم باید ببینند که در داخل چه اتفاقی می افتد، در غیر این صورت کورکورانه عمل می کنند. و ثالثاً، ممکن است برای افرادی که از بیماری حرکت رنج می برند، مشکلاتی وجود داشته باشد. معمولاً چنین مسافرانی فقط به طور دوره ای از پنجره به بیرون نگاه می کنند ، نقطه عطفی برای خود پیدا می کنند. در اینجا آنها از چنین فرصتی محروم خواهند شد، صفحه نمایش ها نمی توانند به آنها کمک کنند.

مرکز نوآوری فرآیند هواپیماهای خود را با نمایشگرهای بزرگ OLED نیز ارائه می دهد که از دوربین های نصب شده در خارج منتقل می شود. امکان اتصال به اینترنت وجود خواهد داشت. کاهش وزن هواپیما مهمترین مشکلی است که مهندسان در تلاش برای حل آن هستند. بنابراین آنها تصمیم گرفتند به ایده ساختن به روش قیاس با هواپیماهای باری روی بیاورند. در این بین پروژه در مرحله نهایی شدن است.

افق های علم

هوافضا

حمل و نقل به V L VI11R GP

با یک فشار قدرتمند، موشک به صورت عمودی از سکوی پرتاب بلند می شود و به بالا می رود ... این از دهه 1960 آشناست. این تصویر ممکن است به زودی در فراموشی فرو رود. سیستم‌های فضایی یکبار مصرف و شاتل‌ها باید با نسل جدیدی از وسایل نقلیه جایگزین شوند - هواپیماهای هوافضا که مانند هواپیماهای معمولی توانایی برخاستن و فرود افقی را داشته باشند.

چ - . ، "L*" - , (/

3. KRAUSE. A. M. KHARITONOF

KRAUSE Egon - استاد ارجمند، SP 973 تا 1998 - مدیر موسسه آیرودینامیک مدرسه عالی فنی راین-وستفاپ (GOASCH^" (Ah^n، آلمان). برنده جایزه انجمن ماکس دیلانک، دکتر افتخاری شعبه سیبری آکادمی علوم روسیه ~

XAPMTOHCJP آناتولی. میخائیلوویچ - دکترای علوم فنی، پروفسور S. A. Khristianovich SB RAS (نووسیبیرسک). دانشمند ارجمند فدراسیون روسیه، برنده جایزه شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی (1985). نویسنده و نویسنده مشترک حدود 150 مقاله علمی و 2 اختراع

توسعه بیشتر فضانوردی با نیاز به عملیات فشرده ایستگاه های فضایی، توسعه سیستم های ارتباطی و ناوبری جهانی و نظارت بر محیط زیست در مقیاس سیاره ای تعیین می شود. برای این منظور، در کشورهای پیشرو جهان، هواپیماهای فضایی قابل استفاده مجدد (VKS) در حال توسعه هستند که هزینه تحویل محموله و افراد را به مدار کاهش می دهد. اینها سیستم هایی هستند که با قابلیت هایی مشخص می شوند [که مرتبط ترین آنها عبارتند از:

استفاده مجدد برای پرتاب محموله های تولیدی و علمی و فنی به مدار با فاصله زمانی نسبتاً کوتاه بین پروازهای مکرر.

بازگشت سازه های اضطراری و مصرف شده که فضا را مسدود می کند.

نجات خدمه ایستگاه های مداری و سفینه های فضایی در شرایط اضطراری؛

شناسایی فوری مناطق بلایای طبیعی و بلایای طبیعی در هر نقطه از جهان.

در کشورهایی که هوافضا توسعه یافته است

فناوری پیشرفت های زیادی در زمینه سرعت های پرواز بالا داشته است که پتانسیل طیف گسترده ای از هواپیماهای جت هوایی مافوق صوت را تعیین می کند. دلایل زیادی وجود دارد که باور کنیم در آینده هوانوردی سرنشین دار از اعداد ماخ M = 4-6 تا M = 12-15 تسلط خواهد یافت (در حالی که رکورد M = 6.7 که در سال 1967 توسط موتور آمریکایی ثبت شد).

اگر در مورد هوانوردی غیرنظامی صحبت کنیم، توسعه سرعت های بالا برای تشدید ترافیک مسافری و روابط تجاری بسیار مهم است. هواپیمای مسافربری مافوق صوت با شماره 6 ماخ قادر خواهد بود در مسیرهای بین المللی با برد حدود 10 هزار کیلومتر مانند اروپا (پاریس) - آمریکای جنوبی (سائوپائولو) مدت پرواز کم خستگی (حداکثر 4 ساعت) ارائه دهد. ، اروپا (لندن) - هند ، ایالات متحده آمریکا (نیویورک) - ژاپن. یادآوری می کنیم که مدت زمان پرواز کنکورد مافوق صوت از نیویورک به پاریس حدود 3 ساعت بوده و بوئینگ 747 حدود 6.5 ساعت در این مسیر سپری می کند. هواپیماهای آینده با 10 ماخ

واژه نامه اصطلاحات آئرودینامیکی

عدد ماخ - پارامتری که مشخص می‌کند چند برابر سرعت یک هواپیما (یا جریان گاز) بیشتر از سرعت صوت است.

زاویه حمله - تمایل هواپیمای بال به خط پرواز موج ضربه ای (موج ضربه ای) - یک منطقه جریان باریک که در آن افت شدید سرعت جریان گاز مافوق صوت رخ می دهد و منجر به افزایش ناگهانی چگالی می شود. موج - یک منطقه جریان که در آن کاهش شدید چگالی محیط گازی رخ می دهد

طرح مدل یک سیستم هوافضای دو مرحله ای E1_AS-EOE. این دستگاه ها مانند هواپیماهای معمولی به صورت افقی بلند می شوند و فرود می آیند. فرض بر این است که طول پیکربندی در مقیاس کامل 75 متر و طول بال ها 38 متر خواهد بود. از: (Rable, Jacobe, 2005)

در 4 ساعت آنها می توانند 16-17 هزار کیلومتر را با پرواز بدون توقف، به عنوان مثال، از ایالات متحده آمریکا یا اروپا به استرالیا غلبه کنند.

GTaya MaoTai

هواپیماهای مافوق صوت به فناوری‌های جدیدی نیاز دارند که کاملاً با آن‌هایی که ذاتی هواپیماهای مدرن هستند و فضاپیماهایی که به صورت عمودی از زمین بلند می‌شوند متفاوت است. البته موشک

موتور نیروی رانش زیادی تولید می کند، اما سوخت را در مقادیر زیادی مصرف می کند، و علاوه بر این، موشک باید یک اکسید کننده را روی هواپیما حمل کند. بنابراین استفاده از راکت در جو به پروازهای کوتاه مدت محدود می شود.

تمایل به حل این مشکلات فنی پیچیده منجر به توسعه مفاهیم مختلف سیستم های حمل و نقل فضایی شده است. جهت اصلی، که به طور فعال توسط شرکت های هوافضای پیشرو در جهان مورد بررسی قرار می گیرد، VCS تک مرحله ای است. چنین هواپیمای هوافضایی که از یک فرودگاه معمولی بلند می شود، می تواند محموله ای حدود 3 درصد از وزن برخاست را به مدار پایین زمین برساند. مفهوم دیگر برای سیستم های قابل استفاده مجدد، دستگاه دو مرحله ای است. در این حالت مرحله اول مجهز به موتور جت هوا و مرحله دوم مداری است و جداسازی مراحل در محدوده اعداد ماخ از 6 تا 12 در ارتفاعات حدود 30 کیلومتری انجام می شود.

در سال 1980-1990. پروژه های VKS در ایالات متحده آمریکا (NASP)، انگلستان (HOTOL)، آلمان (Sänger)، فرانسه (STS-2000، STAR-H)، روسیه (VKS NII-1، Spiral، Tu-2000) توسعه یافتند. در سال 1989، به ابتکار انجمن تحقیقات آلمان (DFG)، تحقیقات مشترک بین سه مرکز آلمان آغاز شد:

دانشگاه فنی راین وستفالن در آخن، دانشگاه فنی مونیخ و دانشگاه اشتوتگارت. این مراکز تحت حمایت DFG یک برنامه تحقیقاتی طولانی مدت را دنبال کرده اند که شامل مطالعه سؤالات اساسی لازم برای طراحی سیستم های حمل و نقل فضایی، مانند مهندسی عمومی، آیرودینامیک، ترمودینامیک، مکانیک پرواز، نیروی محرکه، مواد و غیره است. کار در آیرودینامیک تجربی با همکاری موسسه مکانیک نظری و کاربردی انجام شده است. S. A. Khristianovich SB RAS. سازماندهی و هماهنگی کلیه کارهای تحقیقاتی توسط کمیته ای انجام شد که به مدت ده سال توسط یکی از نویسندگان این مقاله (E. Krause) رهبری می شد. ما تعدادی از گویاترین مطالب بصری را که برخی از نتایج به دست آمده در چارچوب این پروژه در زمینه آیرودینامیک را نشان می دهد، مورد توجه خواننده قرار می دهیم.

پرواز سیستم دو مرحله ای ELAC-EOS باید وسیع ترین محدوده سرعت را پوشش دهد: از شکستن دیوار صوتی (M = 1) تا جداسازی مرحله مداری (M = 7) و ورود آن به مدار نزدیک زمین ( M = 25). از: (رابل، ژاکوب، 2005)

مانع صوتی عدد ماخ

افق های علم

مدل بزرگ ELAC 1 (بیش از 6 متر طول) در بخش تست تونل باد آلمان-هلندی DNW در سرعت های پایین. از: (رابل، ژاکوب، 2005)

Aaóóñóó"i áí^áóáy ñeñóálá ELAC-EOS

برای تحقیق، مفهوم یک وسیله نقلیه هوافضای دو مرحله ای پیشنهاد شد (مرحله حامل در آلمانی ELAC نامیده می شد، مرحله مداری EOS بود). سوخت - هیدروژن مایع. فرض بر این بود که پیکربندی کامل ELAC دارای طول 75 متر، طول بال 38 متر و سر جارو بزرگ خواهد بود. در عین حال طول مرحله EOS 34 متر و طول بالها 18 متر است. مرحله مداری دارای کمان بیضوی، بدنه مرکزی با ضلع بالایی نیمه استوانه ای و یک کیل در صفحه تقارن است. در سطح بالایی مرحله اول یک فرورفتگی وجود دارد که مرحله مداری در هنگام صعود در آن قرار می گیرد. اگرچه کم عمق است، اما در سرعت های مافوق صوت در حین جداسازی (M = 7) تأثیر قابل توجهی بر ویژگی های جریان دارد.

برای انجام مطالعات تئوری و تجربی، چندین مدل از مراحل حامل و مداری در مقیاس 1:150 طراحی و ساخته شد. برای آزمایش در سرعت های پایین در تونل باد آلمان-هلندی DNW، یک مدل بزرگ از پیکربندی مورد مطالعه در مقیاس 1:12 (طول بیش از 6 متر، وزن حدود 1600 کیلوگرم) ساخته شد.

آئگوائیگای ñaáSógaóeá

پرواز با سرعت مافوق صوت دشواری زیادی برای محقق ایجاد می کند، زیرا با تشکیل امواج ضربه ای یا امواج ضربه ای همراه است و هواپیما در چنین پروازی چندین رژیم جریان (با ساختارهای محلی متفاوت) را طی می کند که با افزایش همراه است. در شارهای حرارتی

این مسئله به دو صورت تجربی و عددی در پروژه ELAC-EOS مورد بررسی قرار گرفت. بیشتر آزمایش ها در آیرودینامیک انجام شد

الگوی دوده نفتی خطوط جریان روی سطح مدل ELAC 1 به دست آمده در تونل باد T-313 موسسه مکانیک نظری و کاربردی، شعبه سیبری آکادمی علوم روسیه. از: (Krause et al., 1999)

مقایسه نتایج شبیه‌سازی عددی سازه‌های گردابی در سمت لی مدل E1.AC 1 (راست) و تجسم تجربی به روش چاقوی لیزری (سمت چپ). نتایج محاسبات عددی با حل معادلات ناویر-استوکس برای جریان آرام در عدد ماخ M = 2، عدد رینولدز Ye = 4 10e و زاویه حمله a = 24 به دست آمد. الگوهای گرداب محاسبه شده مشابه آنهایی است که به صورت تجربی مشاهده شده است. در شکل های عرضی گردابه های فردی تفاوت هایی وجود دارد. توجه داشته باشید که جریان ورودی عمود بر صفحه تصویر است. به نقل از: (EKotberegr e? a/., 1996)

دودکش T-313 ITAM SB RAS در نووسیبیرسک. عدد ماخ جریان ورودی در این آزمایش‌ها در محدوده 2 متغیر بود< 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.

نتایج به‌دست‌آمده، در میان چیزهای دیگر، به‌وضوح شکل‌گیری گرداب‌ها را در سمت عقب‌نشینی نشان می‌دهد. الگوهای پانورامیک جریان در سطح مدل با پوشش با مایعات خاص یا مخلوط روغن و دوده تجسم شد. در یک نمونه تصویربرداری سیاه نفتی معمولی، خطوط جریان سطح از لبه جلویی بال به سمت داخل منحنی می‌شوند و به خطی که تقریباً در جهت جریان است همگرا می‌شوند. نوارهای دیگری نیز مشاهده می شوند که به سمت خط مرکزی مدل هدایت می شوند.

این آثار متمایز در سمت بادگیر، جریان متقاطع را مشخص می کند که ساختار سه بعدی آن را می توان با استفاده از تکنیک چاقوی لیزری مشاهده کرد. با افزایش زاویه حمله، جریان هوا از سطح بادگیر بال به سمت بادگیر جریان می یابد و یک سیستم گرداب پیچیده را تشکیل می دهد. توجه داشته باشید که گردابه های اولیه با کاهش فشار در هسته کمک مثبتی به نیروی بالابر وسیله نقلیه می کنند. خود روش چاقوی لیزری مبتنی بر عکاسی از تشعشعات منسجم پراکنده است

حباب گرداب در حالت گذار

مارپیچ گردابی کاملاً توسعه یافته

فرآیندهای پوسیدگی گرداب ها در سمت بادگیر پیکربندی ELAC 1 با تزریق رنگ فلورسنت تجسم شد. از: (استرومبرگ، لیمبرگ، 1993)

¡افقهای علم

بر روی ریز ذرات جامد یا مایع وارد شده به جریان، که توزیع غلظت آنها توسط ساختار جریان های مورد مطالعه تعیین می شود. یک منبع نور منسجم به شکل یک صفحه نور نازک تشکیل می شود که در واقع این نام را به روش داده است. جالب اینجاست که از نقطه نظر ایجاد کنتراست تصویری لازم، میکروذرات معمولی آب (مه) بسیار موثر عمل می کنند.

تحت شرایط خاص، هسته های گرداب ها می توانند فرو بریزند، که باعث کاهش بلند شدن بال می شود. این فرآیند که ریختن گرداب نامیده می شود، توسعه می یابد

از نوع "حباب" یا "مارپیچ"، تفاوت های بصری بین آنها با عکسی که با استفاده از تزریق رنگ فلورسنت گرفته شده است نشان داده می شود. معمولاً رژیم حباب ریزش گرداب قبل از فروپاشی نوع مارپیچی است.

روش سایه Toepler اطلاعات مفیدی در مورد طیف جریان مافوق صوت در اطراف هواپیما ارائه می دهد. با کمک آن، ناهمگونی‌ها در جریان‌های گاز به تصویر کشیده می‌شوند و امواج ضربه‌ای و امواج نادر به‌ویژه به وضوح قابل مشاهده هستند.

لنز اصلی صفحه نمایش لنز پروجکشن (دوربین)

منبع نور V g H ناهمگنی Foucault Knife «I

روش تمپلر سایه

در سال 1867، دانشمند آلمانی A. Tepler روشی را برای تشخیص ناهمگنی های نوری در رسانه های شفاف پیشنهاد کرد که تا به امروز ارتباط خود را در علم و فناوری از دست نداده است. به ویژه، به طور گسترده ای برای مطالعه توزیع چگالی جریان هوا هنگام جریان در اطراف مدل های هواپیما در تونل های باد استفاده می شود.

طرح نوری یکی از پیاده سازی های روش در شکل نشان داده شده است. پرتوی از پرتوهای یک منبع نور شکافی توسط سیستمی از عدسی ها از طریق جسم مورد مطالعه هدایت می شود و روی لبه یک صفحه مات (به اصطلاح چاقوی فوکو) متمرکز می شود. اگر هیچ ناهمگنی نوری در جسم مورد مطالعه وجود نداشته باشد، تمام پرتوها توسط چاقو به تاخیر می افتد. در صورت وجود ناهمگنی، پرتوها پراکنده می شوند و بخشی از آنها با انحراف از لبه چاقو عبور می کنند. با قرار دادن یک لنز پروجکشن در پشت صفحه چاقوی فوکو، می توان این پرتوها را بر روی صفحه نمایش (به سمت دوربین هدایت کرد) و تصویری از ناهمگونی ها به دست آورد.

ساده‌ترین طرح در نظر گرفته شده به فرد اجازه می‌دهد شیب چگالی محیط را عمود بر لبه چاقو تجسم کند، در حالی که گرادیان‌های چگالی در امتداد مختصات متفاوت منجر به تغییر تصویر در امتداد لبه می‌شود و روشنایی صفحه را تغییر نمی‌دهد. تغییرات مختلفی در روش Toepler وجود دارد. به عنوان مثال، به جای یک چاقو، یک فیلتر نوری نصب شده است که از نوارهای موازی با رنگ های مختلف تشکیل شده است. یا از دیافراگم گرد با بخش های رنگی استفاده می شود. در این حالت، در صورت عدم وجود ناهمگونی، پرتوهای نقاط مختلف از یک مکان در دیافراگم عبور می کنند، بنابراین کل میدان به یک رنگ رنگ می شود. ظهور ناهمگونی ها باعث انحراف پرتوهایی می شود که از بخش های مختلف عبور می کنند و تصاویر نقاط با انحرافات نوری مختلف به رنگ های مربوطه رنگ آمیزی می شوند.

شوک سر

طرفدار امواج نادر

موج ضربه ای

این الگوی سایه جریان در اطراف مدل ELAC 1 با روش Toepler نوری در یک تونل باد مافوق صوت در آخن به دست آمد. با توجه به: (Nepe! e? a /., 1993)

عکس سایه از جریان اطراف یک مدل E1.AC 1 با ورودی هوا در یک لوله شوک مافوق صوت (M = 7.3) در آخن. فلاش های رنگین کمانی زیبا در سمت راست پایین تصویر، جریان های آشفته داخل ورودی هوا هستند. از: (Olivier et al., 1996)

توزیع نظری اعداد ماخ (سرعت) در یک پیکربندی دو مرحله ای Е1_АС-ЕОЭ (تعداد ماخ جریان مقابل M = 4.04). از: (Breitsamter et al., 2005)

توافق خوبی بین داده های محاسبه شده و تجربی مشاهده شد که پایایی حل عددی را در پیش بینی جریان های مافوق صوت تایید می کند. نمونه ای از تصویر محاسبه شده از توزیع اعداد ماخ (سرعت) در جریان طی فرآیند جداسازی در این صفحه ارائه شده است. شوک های فشاری و نادر شدن موضعی در وعده ها قابل مشاهده است. در پشت پیکربندی EAAC 1C، در واقع، خلاء وجود نخواهد داشت، زیرا یک موتور رم جت مافوق صوت در آنجا قرار خواهد گرفت.

جداسازی مراحل حامل و مداری یکی از دشوارترین کارهایی است که در طول کار روی پروژه ELAC-EOS در نظر گرفته شده است. برای اهداف مانور ایمن، این مرحله از پرواز به مطالعه دقیق ویژه ای نیاز دارد. مطالعات عددی مراحل مختلف * آن در مرکز SFB 255 در دانشگاه فنی مونیخ انجام شد و تمام کارهای تجربی در موسسه مکانیک نظری و کاربردی شعبه سیبری آکادمی علوم روسیه انجام شد. آزمایش‌ها در تونل باد مافوق صوت T-313 شامل تجسم جریان در اطراف پیکربندی کامل و اندازه‌گیری ویژگی‌های آیرودینامیکی و فشارهای سطحی در طول جداسازی مرحله بود.

مدل مرحله پایین ELAC 1C با نسخه اصلی ELAC 1 با یک محفظه عمق کوچک که در آن مرحله مداری باید در هنگام برخاستن و صعود قرار گیرد متفاوت بود. شبیه‌سازی رایانه‌ای با عدد ماخ جریان ورودی M = 4.04، عدد رینولدز -Re = 9.6 106 و زاویه حمله صفر مدل EOS انجام شد.

به طور کلی می توان گفت که مطالعات مفهوم آیرودینامیکی سیستم های دو مرحله ای ÜiELAC-EOS که توسط انجمن تحقیقات آلمان DFG آغاز شده است، موفقیت آمیز بوده است. در نتیجه مجموعه گسترده ای از کارهای تئوری و تجربی، که در آن مراکز علمی اروپا، آسیا، آمریکا و استرالیا مشارکت داشتند، محاسبه کاملی از پیکربندی با قابلیت برخاستن و فرود افقی در یک فرودگاه استاندارد، آیرودینامیک انجام شد.

وظایف پرواز در سرعت های کم، مافوق صوت و به خصوص مافوق صوت.

در حال حاضر، واضح است که ایجاد حمل و نقل هوایی پیشرفته نیازمند تحقیقات دقیق تری در مورد توسعه موتورهای جت مافوق صوت است که به طور قابل اعتماد در طیف گسترده ای از سرعت های پرواز، سیستم های کنترل با دقت بالا برای فرآیندهای جداسازی مراحل و فرود هواپیما عمل می کنند. ماژول مداری، مواد جدید با دمای بالا و غیره. حل همه این مشکلات پیچیده علمی و فنی بدون تلاش مشترک دانشمندان کشورهای مختلف غیر ممکن است. و تجربه این پروژه تنها تأیید می کند که همکاری طولانی مدت بین المللی در حال تبدیل شدن به یک عنصر جدایی ناپذیر از تحقیقات هوافضا است.

ادبیات

خاریتونوف A.M.، Krause E.، Limberg W. و همکاران//J. آزمایش در مایعات - 1999. - ج 26. - ص 423.

Brodetsky M.D.، Kharitonov A.M.، Krause E. و همکاران. //جی. آزمایش در مایعات - 2000. - ج 29. - ص 592.

Brodetsky M.D.، Kharitonov A.M.، Krause E. و همکاران. //Proc. در X Int. همایش روش های تحقیق آمیفیزیکی. نووسیبیرسک. - 2000. -V.1.- ص 53.

Krause E.، Brodetsky M.D.، Kharitonov A.M. //Proc. در کنگره WFAM شیکاگو، 2000.

Brodetsky M.D.، Krause E.، Nikiforov S.B. و دیگران // PMTF. - 2001. - T. 42. - S. 68.

فناوری‌ها و اکتشافات مدرن اکتشافات فضایی را به سطح کاملاً متفاوتی می‌برند، اما سفر بین ستاره‌ای هنوز یک رویا است. اما آیا این قدر غیر واقعی و دست نیافتنی است؟ در حال حاضر چه کاری می توانیم انجام دهیم و در آینده نزدیک چه انتظاری داریم؟

10/11/2011، سه شنبه، 17:27، Msk

ستاره شناسان تلسکوپ "کپلر" 54 سیاره فراخورشیدی بالقوه قابل سکونت را کشف کرده اند. این جهان های دور در منطقه قابل سکونت هستند، یعنی. در فاصله معینی از ستاره مرکزی، که امکان حفظ آب مایع در سطح سیاره را فراهم می کند.

با این حال، به دلیل فاصله بسیار زیاد منظومه شمسی و نزدیکترین همسایگان ما، به سختی می توان پاسخ سوال اصلی را دریافت کرد، اینکه آیا ما در کیهان تنها هستیم. به عنوان مثال، سیاره "امیدبخش" Gliese 581g در فاصله 20 سال نوری از ما قرار دارد - طبق استانداردهای کیهانی به اندازه کافی نزدیک است، اما هنوز برای ابزارهای زمینی بسیار دور است.

فراوانی سیارات فراخورشیدی در شعاع 100 سال نوری یا کمتر از زمین و علاقه علمی و حتی تمدنی عظیمی که آنها برای نوع بشر نشان می‌دهند، ما را وادار می‌کند نگاهی تازه به ایده فوق‌العاده پروازهای بین ستاره‌ای بیندازیم.

نزدیکترین ستاره ها به منظومه شمسی

پرواز به سوی ستاره های دیگر، البته، یک موضوع فناوری است. علاوه بر این، چندین احتمال برای دستیابی به چنین هدف دور وجود دارد و انتخاب به نفع یک یا روش دیگر هنوز انجام نشده است.

راه را برای هواپیماهای بدون سرنشین باز کنید

بشر قبلاً وسایل نقلیه بین ستاره ای را به فضا فرستاده است: کاوشگرهای پایونیر و وویجر. در حال حاضر آنها منظومه شمسی را ترک کرده اند، اما سرعت آنها اجازه نمی دهد در مورد دستیابی سریع به هدف صحبت کنیم. بنابراین، وویجر 1، با سرعتی در حدود 17 کیلومتر در ثانیه، حتی به نزدیکترین ستاره به ما، پروکسیما قنطورس (4.2 سال نوری)، برای مدت بسیار طولانی - 17 هزار سال پرواز خواهد کرد.

بدیهی است که با موتورهای موشکی مدرن، ما به جایی فراتر از منظومه شمسی نخواهیم رسید: برای انتقال 1 کیلوگرم محموله، حتی به نزدیکی پروکسیما قنطورس، ده ها هزار تن سوخت مورد نیاز است. در عین حال، با افزایش جرم کشتی، میزان سوخت مورد نیاز افزایش می یابد و سوخت اضافی برای حمل و نقل آن مورد نیاز است. دور باطلی که به مخازن سوخت شیمیایی پایان می دهد - ساخت فضاپیمایی با وزن میلیاردها تن به نظر یک کار کاملاً باورنکردنی است. محاسبات ساده با استفاده از فرمول Tsiolkovsky نشان می دهد که برای شتاب دادن به فضاپیماهای دارای سوخت شیمیایی تا حدود 10 درصد سرعت نور، سوخت بیشتری از آنچه در جهان شناخته شده موجود است مورد نیاز است.

یک واکنش همجوشی در واحد جرم به طور متوسط ​​یک میلیون برابر بیشتر از فرآیندهای احتراق شیمیایی انرژی تولید می کند. به همین دلیل است که در دهه 1970، ناسا توجه خود را به امکان استفاده از موتورهای موشک گرما هسته ای جلب کرد. پروژه فضاپیمای بدون سرنشین Daedalus شامل ایجاد موتوری بود که در آن گلوله‌های کوچک سوخت گرما هسته‌ای وارد محفظه احتراق می‌شد و توسط پرتوهای الکترونی مشتعل می‌شد. محصولات یک واکنش گرما هسته ای از نازل موتور خارج می شوند و به کشتی شتاب می دهند.

سفینه فضایی Daedalus در مقایسه با ساختمان امپایر استیت

قرار بود Daedalus 50 هزار تن گلوله سوخت با قطر 40 و 20 میلی متر را سوار کند. گرانول ها از یک هسته با دوتریوم و تریتیوم و پوسته ای از هلیوم-3 تشکیل شده اند. دومی تنها 10-15٪ از جرم گلوله سوخت را تشکیل می دهد، اما در واقع سوخت است. هلیوم-3 در ماه فراوان است و دوتریوم به طور گسترده در صنعت هسته ای استفاده می شود. هسته دوتریوم به عنوان یک چاشنی برای احتراق واکنش همجوشی عمل می کند و با انتشار یک جت پلاسما واکنشی که توسط یک میدان مغناطیسی قدرتمند کنترل می شود، واکنش قدرتمندی را تحریک می کند. محفظه اصلی احتراق مولیبدن موتور Daedalus قرار بود بیش از 218 تن وزن داشته باشد، اتاق مرحله دوم - 25 تن. سیم پیچ های ابررسانای مغناطیسی نیز برای یک راکتور بزرگ مناسب هستند: وزن اولی 124.7 تن و دومی 43.6 تن است.برای مقایسه: وزن خشک شاتل کمتر از 100 تن است.

پرواز Daedalus قرار بود دو مرحله ای باشد: موتور مرحله اول قرار بود بیش از 2 سال کار کند و 16 میلیارد گلوله سوخت را بسوزاند. بعد از جدا شدن مرحله اول موتور مرحله دوم نزدیک به دو سال کار کرد. بنابراین، در 3.81 سال شتاب مداوم، Daedalus به حداکثر سرعت 12.2 درصد سرعت نور می رسید. فاصله تا ستاره بارنارد (5.96 سال نوری) توسط چنین کشتی در 50 سال غلبه خواهد شد و قادر خواهد بود، با پرواز در یک سیستم ستاره ای دور، نتایج مشاهدات خود را از طریق رادیو به زمین منتقل کند. بنابراین، کل ماموریت حدود 56 سال طول خواهد کشید.

Tor Stanford - یک سازه عظیم با کل شهرها در داخل حاشیه

علیرغم مشکلات زیاد در حصول اطمینان از قابلیت اطمینان سیستم های متعدد Daedalus و هزینه هنگفت آن، این پروژه در سطح تکنولوژی مدرن اجرا می شود. علاوه بر این، در سال 2009 تیمی از علاقه مندان کار را بر روی پروژه یک کشتی گرما هسته ای احیا کردند. در حال حاضر، پروژه ایکاروس شامل 20 موضوع علمی در مورد توسعه نظری سیستم ها و مواد برای یک فضاپیمای بین ستاره ای است.

بنابراین، پروازهای بین ستاره ای بدون سرنشین تا فاصله 10 سال نوری از ما در حال حاضر امکان پذیر است، که حدود 100 سال پرواز به علاوه زمان برای بازگشت سیگنال رادیویی به زمین طول می کشد. سیستم های ستاره ای Alpha Centauri، Barnard's Star، Sirius، Epsilon Eridani، UV Ceti، Ross 154 و 248، CN Leo، WISE 1541-2250 در این شعاع قرار می گیرند. همانطور که می بینید، اجرام به اندازه کافی در نزدیکی زمین برای مطالعه با کمک ماموریت های بدون سرنشین وجود دارد. اما اگر روبات‌ها چیزی واقعاً غیرعادی و منحصربه‌فرد مانند یک زیست کره پیچیده پیدا کنند، چه؟ آیا یک اکسپدیشن شامل افراد می تواند به سیارات دور برود؟

پرواز یک عمر

اگر امروز بتوانیم ساخت یک کشتی بدون سرنشین را شروع کنیم، با یک کشتی بدون سرنشین، وضعیت پیچیده تر می شود. اولاً بحث زمان پرواز حاد است. بیایید همان ستاره بارنارد را بگیریم. فضانوردان باید برای یک پرواز سرنشین دار از مدرسه آماده شوند، زیرا حتی اگر پرتاب از زمین در بیستمین سالگرد تولد آنها انجام شود، کشتی تا هفتادمین یا حتی صدمین سالگرد (با توجه به نیاز به ترمز) به هدف پرواز خواهد رسید. در پرواز بدون سرنشین مورد نیاز نیست). انتخاب خدمه در سنین پایین مملو از ناسازگاری های روانی و درگیری های بین فردی است و 100 سالگی امیدی به کار ثمربخش در سطح کره زمین و بازگشت به خانه نمی دهد.

با این حال، آیا بازگشت منطقی است؟ مطالعات متعدد ناسا به یک نتیجه ناامید کننده منجر می شود: ماندن طولانی مدت در گرانش صفر به طور غیر قابل برگشتی سلامت فضانوردان را از بین می برد. بنابراین، کار پروفسور زیست‌شناسی رابرت فیتس با فضانوردان ایستگاه فضایی بین‌المللی نشان می‌دهد که حتی با وجود تمرینات بدنی شدید در فضاپیما، پس از یک ماموریت سه ساله به مریخ، ماهیچه‌های بزرگ مانند گوساله‌ها 50 درصد ضعیف‌تر می‌شوند. به طور مشابه، تراکم مواد معدنی استخوان نیز کاهش می یابد. در نتیجه توانایی کار و بقا در شرایط شدید به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و دوره انطباق با جاذبه طبیعی حداقل یک سال خواهد بود. پرواز در گرانش صفر برای چندین دهه زندگی فضانوردان را زیر سوال می برد. شاید بدن انسان بتواند مثلاً در فرآیند ترمزگیری با افزایش تدریجی جاذبه، بازیابی شود. با این حال، خطر مرگ هنوز بسیار زیاد است و نیاز به یک راه حل اساسی دارد.

مشکل تشعشع همچنان پیچیده است. حتی در نزدیکی زمین (در ISS)، فضانوردان بیش از شش ماه را به دلیل خطر قرار گرفتن در معرض تشعشعات نمی‌گذرانند. کشتی بین سیاره ای باید به حفاظت سنگین مجهز شود، اما سوال در مورد تأثیر تشعشع بر بدن انسان باقی می ماند. به ویژه، در مورد خطر بیماری های انکولوژیکی، که توسعه آن در بی وزنی عملاً مطالعه نشده است. در اوایل سال جاری، دانشمند کراسیمیر ایوانوف از مرکز هوافضای آلمان در کلن، نتایج یک مطالعه جالب در مورد رفتار سلول های ملانوما (خطرناک ترین شکل سرطان پوست) در گرانش صفر را منتشر کرد. در مقایسه با سلول‌های سرطانی که تحت نیروی جاذبه طبیعی رشد می‌کنند، سلول‌هایی که 6 و 24 ساعت را در حالت بی‌وزنی سپری کرده‌اند، کمتر در معرض متاستاز هستند. این خبر خوبی به نظر می رسد، اما فقط در نگاه اول. واقعیت این است که چنین سرطان "فضایی" می تواند برای دهه ها نهفته باشد و در صورت اختلال در سیستم ایمنی، به طور غیرمنتظره ای در مقیاس بزرگ گسترش یابد. علاوه بر این، این مطالعه روشن می کند که ما هنوز اطلاعات کمی در مورد واکنش بدن انسان به اقامت طولانی مدت در فضا داریم. امروزه فضانوردان، افراد قوی سالم، زمان بسیار کمی را در آنجا صرف می کنند تا تجربیات خود را به یک پرواز طولانی بین ستاره ای منتقل کنند.

پروژه Biosphere-2 با یک اکوسیستم زیبا، با دقت انتخاب شده و سالم آغاز شد…

متأسفانه حل مشکل بی وزنی در فضاپیمای بین ستاره ای چندان آسان نیست. امکان ایجاد گرانش مصنوعی با چرخاندن ماژول قابل سکونت در دسترس ما مشکلاتی دارد. برای ایجاد گرانش زمین، حتی یک چرخ با قطر 200 متر باید با سرعت 3 دور در دقیقه بچرخد. با چنین چرخش سریع، نیروی کاریولیس بارهایی ایجاد می کند که برای دستگاه دهلیزی انسان کاملا غیرقابل تحمل است و باعث تهوع و حملات حاد دریازدگی می شود. تنها راه حل این مشکل Stanford Tor است که توسط دانشمندان دانشگاه استنفورد در سال 1975 ساخته شد. این یک حلقه بزرگ به قطر 1.8 کیلومتر است که 10 هزار فضانورد می توانند در آن زندگی کنند. با توجه به اندازه آن، گرانش 0.9-1.0 گرم و زندگی کاملاً راحت را برای افراد فراهم می کند. با این حال، حتی در سرعت های چرخش کمتر از یک دور در دقیقه، افراد همچنان ناراحتی خفیف اما قابل توجهی را تجربه خواهند کرد. علاوه بر این، اگر چنین محفظه زندگی غول پیکری ساخته شود، حتی تغییرات کوچک در توزیع وزن چنبره بر سرعت چرخش تأثیر می گذارد و باعث ارتعاش کل سازه می شود.

... اما به فاجعه زیست محیطی ختم شد

در هر صورت یک کشتی 10 هزار نفری کار مشکوکی است. برای ایجاد یک اکوسیستم قابل اعتماد برای چنین تعداد زیادی از مردم، به تعداد زیادی گیاه، 60 هزار مرغ، 30 هزار خرگوش و یک گله گاو نیاز دارید. فقط این می تواند یک رژیم غذایی در سطح 2400 کالری در روز فراهم کند. با این حال، همه آزمایش‌ها برای ایجاد چنین اکوسیستم‌های بسته همیشه با شکست ختم می‌شوند. بدین ترتیب، طی بزرگترین آزمایش "Biosphere-2" توسط Space Biosphere Ventures، شبکه ای از ساختمان های هرمتیک به مساحت 1.5 هکتار با 3 هزار گونه گیاهی و جانوری ساخته شد. قرار بود کل اکوسیستم به یک "سیاره" کوچک خود نگهدار تبدیل شود که در آن 8 نفر زندگی می کردند. این آزمایش 2 سال به طول انجامید، اما پس از چند هفته مشکلات جدی شروع شد: میکروارگانیسم ها و حشرات شروع به تکثیر غیرقابل کنترل کردند، اکسیژن و گیاهان را در مقادیر بسیار زیاد مصرف کردند، همچنین معلوم شد که بدون باد، گیاهان بسیار شکننده می شوند. در نتیجه یک فاجعه محیطی محلی، مردم شروع به کاهش وزن کردند، میزان اکسیژن از 21٪ به 15٪ کاهش یافت و دانشمندان مجبور شدند شرایط آزمایش را زیر پا بگذارند و اکسیژن و غذا را به هشت "کیهان نورد" برسانند.

بنابراین، به نظر می رسد ایجاد اکوسیستم های پیچیده راهی اشتباه و خطرناک برای تامین اکسیژن و تغذیه خدمه یک فضاپیمای بین ستاره ای باشد. حل این مشکل نیازمند ارگانیسم های مهندسی شده ویژه با ژن های تغییر یافته است که می توانند از نور، زباله و مواد ساده تغذیه کنند. به عنوان مثال، کارخانه های بزرگ مدرن برای تولید جلبک های غذایی کلرلا می توانند تا 40 تن سوسپانسیون در روز تولید کنند. یک بیوراکتور کاملاً مستقل با وزن چندین تن می تواند تا 300 لیتر تعلیق کلرلا در روز تولید کند که برای تغذیه یک خدمه متشکل از ده ها نفر کافی است. کلرلای اصلاح شده ژنتیکی نه تنها می تواند نیازهای مواد مغذی خدمه را برآورده کند، بلکه ضایعات از جمله دی اکسید کربن را نیز بازیافت می کند. امروزه، فرآیند مهندسی ژنتیکی میکروجلبک‌ها رایج شده است و طرح‌های متعددی برای تصفیه فاضلاب، تولید سوخت زیستی و غیره ایجاد شده است.

رویای یخ زده

تقریباً تمام مشکلات فوق در مورد پرواز بین ستاره ای سرنشین دار را می توان با یک فناوری بسیار امیدوارکننده حل کرد - انیمیشن معلق یا همانطور که به آن کرایوستاز نیز می گویند. آنابیوز کاهش سرعت فرآیندهای زندگی انسان حداقل چندین بار است. اگر بتوان فردی را در چنین بی حالی مصنوعی فرو برد که متابولیسم را 10 برابر کند می کند، در یک پرواز 100 ساله فقط 10 سال در خواب پیر می شود. این امر حل مشکلات تغذیه، تامین اکسیژن، اختلالات روانی، تخریب بدن در نتیجه بی وزنی را تسهیل می کند. علاوه بر این، محافظت از یک محفظه با اتاقک های متحرک معلق در برابر میکروشهاب سنگ ها و تشعشعات نسبت به یک منطقه بزرگ قابل سکونت آسان تر است.

متأسفانه، کند کردن روند زندگی انسان کار بسیار دشواری است. اما در طبیعت موجوداتی وجود دارند که می توانند به خواب زمستانی رفته و امید به زندگی خود را صدها برابر افزایش دهند. به عنوان مثال، یک مارمولک کوچک به نام سمندر سیبری قادر است در مواقع سخت به خواب زمستانی برود و برای چندین دهه زنده بماند، حتی زمانی که در یک بلوک یخی با دمای منفی 35 تا 40 درجه سانتیگراد منجمد شود. مواردی وجود دارد که سمندرها حدود 100 سال در خواب زمستانی بودند و گویی هیچ اتفاقی نیفتاده، آب شده و از دست محققان متعجب فرار کردند. در عین حال، امید به زندگی "مداوم" معمول یک مارمولک از 13 سال تجاوز نمی کند. توانایی شگفت انگیز سمندر با این واقعیت توضیح داده می شود که کبد آن مقدار زیادی گلیسرول، تقریباً 40٪ وزن بدن خود را سنتز می کند، که از سلول ها در برابر دمای پایین محافظت می کند.

بیوراکتور برای رشد ریزجلبک های اصلاح شده ژنتیکی و سایر میکروارگانیسم ها می تواند مشکل تغذیه و بازیافت زباله را حل کند.

مانع اصلی غوطه ور شدن فرد در کریوستاز، آب است که 70 درصد بدن ما را تشکیل می دهد. هنگامی که یخ می زند، به کریستال های یخ تبدیل می شود و حجم آن 10٪ افزایش می یابد و به همین دلیل غشای سلولی می شکند. علاوه بر این، با یخ زدن، مواد محلول در داخل سلول به آب باقیمانده مهاجرت می کنند و فرآیندهای تبادل یونی درون سلولی و همچنین سازماندهی پروتئین ها و سایر ساختارهای بین سلولی را مختل می کنند. به طور کلی تخریب سلول ها در هنگام انجماد باعث می شود که فرد نتواند به زندگی بازگردد.

با این حال، یک راه امیدوارکننده برای حل این مشکل وجود دارد - هیدرات های کلترات. آنها در سال 1810 کشف شدند، زمانی که دانشمند بریتانیایی سر همفری دیوی کلر را تحت فشار بالا به آب تزریق کرد و شاهد تشکیل ساختارهای جامد بود. اینها هیدرات های کلترات بودند - یکی از اشکال یخ آب که گاز خارجی در آن گنجانده شده است. بر خلاف کریستال های یخ، شبکه های clathrate کمتر سخت هستند، لبه های تیز ندارند، اما دارای حفره هایی هستند که مواد درون سلولی می توانند در آنها "پنهان شوند". فن آوری انیمیشن معلق clathrate ساده خواهد بود: یک گاز بی اثر، مانند زنون یا آرگون، دمای کمی زیر صفر، و متابولیسم سلولی شروع به کند شدن تدریجی می کند تا زمانی که فرد دچار کرایوستاز شود. متأسفانه، تشکیل هیدرات های کلاترات نیازمند فشار بالا (حدود 8 اتمسفر) و غلظت بسیار بالای گاز محلول در آب است. نحوه ایجاد چنین شرایطی در یک موجود زنده هنوز ناشناخته است، اگرچه موفقیت هایی در این زمینه وجود دارد. بنابراین، clathrates قادر است از بافت ماهیچه قلب در برابر تخریب میتوکندری ها حتی در دمای برودتی (زیر 100 درجه سانتیگراد) محافظت کند و همچنین از آسیب به غشای سلولی جلوگیری کند. آزمایش‌های مربوط به آنابیوز clathrate در انسان هنوز مورد بحث قرار نگرفته است، زیرا تقاضای تجاری برای فناوری کرایوستاز کم است و تحقیقات در مورد این موضوع عمدتاً توسط شرکت‌های کوچکی انجام می‌شود که خدماتی برای انجماد اجساد مردگان ارائه می‌دهند.

پرواز با هیدروژن

در سال 1960، فیزیکدان رابرت باسارد مفهوم اصلی یک موتور همجوشی رم جت را پیشنهاد کرد که بسیاری از مشکلات سفر بین ستاره ای را حل می کند. نکته اصلی استفاده از هیدروژن و غبار بین ستاره ای موجود در فضای بیرونی است. فضاپیمایی با چنین موتوری ابتدا با سوخت خود شتاب می گیرد و سپس قیف عظیم میدان مغناطیسی به قطر هزاران کیلومتر را باز می کند که هیدروژن را از فضا می گیرد. این هیدروژن به عنوان یک منبع سوخت پایان ناپذیر برای موتور موشک همجوشی استفاده می شود.

استفاده از موتور Bussard مزایای زیادی را نوید می دهد. اول از همه، به دلیل سوخت "رایگان"، می توان با شتاب ثابت 1 گرم حرکت کرد، به این معنی که تمام مشکلات مربوط به بی وزنی از بین می رود. علاوه بر این، موتور به شما اجازه می دهد تا به سرعت فوق العاده ای شتاب دهید - 50٪ سرعت نور و حتی بیشتر. از نظر تئوری، حرکت با شتاب 1 گرم، یک کشتی با موتور Bussard می تواند مسافت 10 سال نوری را در حدود 12 سال زمینی طی کند و برای خدمه، به دلیل اثرات نسبیتی، تنها 5 سال از زمان کشتی می گذرد.

متأسفانه تعدادی از مشکلات جدی در مسیر ایجاد یک کشتی با موتور Bussard وجود دارد که در سطح فناوری فعلی قابل حل نیست. اول از همه، لازم است یک تله هیدروژنی غول پیکر و قابل اعتماد ایجاد شود که میدان های مغناطیسی غول پیکر ایجاد کند. در عین حال، باید حداقل تلفات و انتقال کارآمد هیدروژن به یک راکتور حرارتی را تضمین کند. خود فرآیند یک واکنش گرما هسته ای تبدیل چهار اتم هیدروژن به اتم هلیوم، که توسط Bussard پیشنهاد شد، سؤالات زیادی را ایجاد می کند. واقعیت این است که اجرای این ساده‌ترین واکنش در یک راکتور یکبار عبور دشوار است، زیرا بسیار کند پیش می‌رود و اصولاً فقط در داخل ستاره‌ها امکان‌پذیر است.

با این حال، پیشرفت در مطالعه همجوشی گرما هسته ای به ما این امکان را می دهد که امیدوار باشیم که می توان مشکل را حل کرد، به عنوان مثال، با استفاده از ایزوتوپ های "عجیب" و ضد ماده به عنوان کاتالیزور واکنش.

سمندر سیبری می تواند برای چندین دهه در انیمیشن معلق قرار گیرد

تاکنون، تحقیقات در مورد موتور Bussard منحصراً در سطح نظری است. محاسبات مبتنی بر فناوری های واقعی مورد نیاز است. اول از همه، لازم است موتوری ایجاد شود که قادر به تولید انرژی کافی برای نیرو دادن به یک تله مغناطیسی و حفظ یک واکنش گرما هسته ای، تولید پادماده و غلبه بر مقاومت محیط بین ستاره ای باشد، که باعث کاهش سرعت "بادبان" عظیم الکترومغناطیسی می شود.

ضد ماده برای نجات

شاید عجیب به نظر برسد، اما امروزه بشریت به ساخت موتور ضد ماده نزدیکتر است تا موتور رم جت بصری که در نگاه اول بصری و ساده باشد.

یک راکتور همجوشی دوتریوم-تریتیوم می تواند 6×1011 ژول در هر گرم هیدروژن تولید کند که بسیار قابل توجه است، به خصوص وقتی در نظر بگیرید که 10 میلیون بار کارآمدتر از موشک های شیمیایی است. واکنش ماده و پادماده حدود دو مرتبه قدر انرژی بیشتری تولید می کند. وقتی صحبت از نابودی به میان می آید، محاسبات دانشمند مارک میلیس و نتیجه 27 سال کار او چندان دلگیر به نظر نمی رسد: میلیس هزینه انرژی برای پرتاب یک فضاپیما به آلفا قنطورس را محاسبه کرد و دریافت که این هزینه ها 10 18 ژول خواهد بود. یعنی تقریباً مصرف سالانه برق توسط تمام بشریت. اما این فقط یک کیلوگرم پادماده است.

کاوشگر توسعه یافته توسط Hbar Technologies دارای یک بادبان نازک فیبر کربنی با پوشش اورانیوم 238 خواهد بود. در برخورد با بادبان، آنتی هیدروژن از بین می رود و نیروی رانش جت ایجاد می کند.

در نتیجه نابودی هیدروژن و آنتی هیدروژن، یک شار فوتون قدرتمند تشکیل می شود که سرعت خروجی آن برای یک موتور موشک به حداکثر می رسد، یعنی. سرعت نور این یک شاخص ایده آل است که به شما امکان می دهد با موتور فوتون به سرعت های نزدیک به نور بسیار بالایی یک فضاپیما برسید. متأسفانه، استفاده از پادماده به عنوان سوخت موشک بسیار دشوار است، زیرا در هنگام نابودی، پرتوهای قدرتمندترین تابش گاما رخ می دهد که فضانوردان را می کشد. همچنین، هنوز هیچ فناوری برای ذخیره مقدار زیادی پادماده وجود ندارد و همین واقعیت انباشته شدن چندین تن پادماده، حتی در فضای دور از زمین، تهدیدی جدی است، زیرا نابودی حتی یک کیلوگرم پادماده معادل یک انفجار هسته ای با ظرفیت 43 مگاتن (انفجار چنین نیرویی می تواند یک سوم خاک ایالات متحده را تبدیل کند). هزینه پادماده عامل دیگری است که پرواز بین ستاره ای با نیروی فوتون را پیچیده می کند. فناوری های مدرن برای تولید پادماده امکان تولید یک گرم آنتی هیدروژن را با هزینه ده ها تریلیون دلار فراهم می کند.

با این حال، پروژه های تحقیقاتی بزرگ ضد ماده در حال به ثمر نشستن هستند. در حال حاضر، امکانات ذخیره سازی ویژه ای برای پوزیترون ها ایجاد شده است، "بطری های مغناطیسی" که ظروفی هستند که توسط هلیوم مایع خنک می شوند و دیواره های آن از میدان های مغناطیسی ساخته شده است. در ژوئن سال جاری، دانشمندان سرن موفق شدند اتم های آنتی هیدروژن را برای 2000 ثانیه حفظ کنند. بزرگترین مخزن ضد ماده جهان در دانشگاه کالیفرنیا (ایالات متحده آمریکا) ساخته می شود که می تواند بیش از یک تریلیون پوزیترون را جمع کند. یکی از اهداف دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا، ایجاد ظروف قابل حمل برای ضد ماده است که می تواند برای اهداف علمی به دور از شتاب دهنده های بزرگ استفاده شود. این پروژه توسط پنتاگون که به کاربردهای نظامی ضد ماده علاقه دارد، پشتیبانی می‌شود، بنابراین بعید است که بزرگترین آرایه بطری‌های مغناطیسی جهان با کمبود بودجه مواجه شود.

شتاب دهنده های مدرن می توانند ظرف چند صد سال یک گرم آنتی هیدروژن تولید کنند. این زمان بسیار طولانی است، بنابراین تنها راه نجات، توسعه یک فناوری جدید برای تولید پادماده یا ترکیب تلاش های همه کشورهای سیاره ما است. اما حتی در این مورد، با تکنولوژی مدرن، حتی نمی توان رویای تولید ده ها تن پادماده برای پرواز سرنشین دار بین ستاره ای را در سر داشت.

با این حال، همه چیز چندان غم انگیز نیست. متخصصان ناسا چندین طرح برای فضاپیماهایی ایجاد کرده اند که می توانند تنها با یک میکروگرم پادماده به اعماق فضا بروند. ناسا معتقد است که تجهیزات بهبود یافته امکان تولید آنتی پروتون ها را با هزینه ای حدود 5 میلیارد دلار در هر گرم فراهم می کند.

شرکت آمریکایی Hbar Technologies با حمایت ناسا در حال توسعه مفهوم کاوشگرهای بدون سرنشین است که توسط یک موتور آنتی هیدروژن هدایت می شود. اولین هدف این پروژه ایجاد یک فضاپیمای بدون سرنشین است که بتواند در کمتر از 10 سال به کمربند کویپر در لبه منظومه شمسی پرواز کند. امروزه، پرواز به چنین نقاط دورافتاده ای در 5-7 سال غیرممکن است، به ویژه، کاوشگر افق های جدید ناسا 15 سال پس از پرتاب از طریق کمربند کویپر پرواز خواهد کرد.

کاوشگری که مسافت 250 واحد نجومی را طی می کند در 10 سال، آن بسیار کوچک خواهد بود، با محموله تنها 10 میلی گرم، اما همچنین به مقدار کمی آنتی هیدروژن - 30 میلی گرم، نیاز دارد. Tevatron این مقدار را در چند دهه آینده تولید خواهد کرد و دانشمندان می توانند مفهوم یک موتور جدید را در طول یک ماموریت فضایی واقعی آزمایش کنند.

محاسبات اولیه همچنین نشان می دهد که می توان یک کاوشگر کوچک را به روشی مشابه به آلفا قنطورس فرستاد. با یک گرم آنتی هیدروژن، 40 سال دیگر به یک ستاره دور پرواز می کند.

ممکن است به نظر برسد که همه موارد فوق تخیلی هستند و ربطی به آینده نزدیک ندارند. خوشبختانه، این مشکل نیست. در حالی که توجه عمومی به بحران‌های جهانی، شکست‌های ستاره‌های پاپ و سایر رویدادهای جاری معطوف شده است، ابتکارات دوران ساز همچنان در سایه باقی می‌مانند. آژانس فضایی ناسا پروژه عظیم 100 ساله Starship را راه اندازی کرد که شامل ایجاد تدریجی و چند ساله یک پایه علمی و فناوری برای پروازهای بین سیاره ای و بین ستاره ای است. این برنامه در تاریخ بشریت بی نظیر است و باید دانشمندان، مهندسان و علاقه مندان به سایر حرفه ها را از سراسر جهان به خود جذب کند. از 30 سپتامبر تا 2 اکتبر 2011، سمپوزیومی در اورلاندو، فلوریدا برگزار می شود که در آن فناوری های مختلف پرواز فضایی مورد بحث و بررسی قرار خواهد گرفت. بر اساس نتایج چنین رویدادهایی، متخصصان ناسا یک طرح تجاری برای کمک به صنایع و شرکت‌هایی که در حال توسعه فناوری‌هایی هستند که هنوز در دسترس نیستند، اما برای پرواز بین ستاره‌ای آینده ضروری هستند، تهیه خواهند کرد. اگر برنامه بلندپروازانه ناسا موفقیت آمیز باشد، طی 100 سال بشریت قادر به ساخت یک فضاپیمای بین ستاره ای خواهد بود و ما با همان سهولتی که امروز از سرزمین اصلی به سرزمین اصلی پرواز می کنیم، در منظومه شمسی حرکت خواهیم کرد.

میخائیل لوکویچ

چاپ

کار پژوهشی تاریخی در مورد موضوع

« آینده حمل و نقل هوافضا چیست؟»

اسپیس ایکس- راهی به سوی آینده

درباره تاریخچه و چشم انداز توسعه شرکتاسپیس ایکس

مشاور علمی:گیباتوف ایلدار رافیسوویچ، معلم تاریخ، دبیرستان MOBU شماره 2 ص. بیژبولیاک.

فرضیه تحقیق:در آینده امکان استفاده از پروژه های SpaceX به عنوان یک حمل و نقل جهانی هوافضا وجود خواهد داشت.

هدف، واقعگرایانه: برای کشف اینکه آیا پروژه های Space X می توانند برای توسعه حمل و نقل هوافضا استفاده شوند یا خیر.

وظایف:

1. تاریخچه شرکت را بیاموزید؛
2. تکامل وسایل پرتاب اسپیس ایکس را کاوش کنید.
3. کاوش چشم اندازهای پروژه

روش های پژوهش:

1. مطالعه و تحلیل ادبیات و سایت های مرتبط در اینترنت؛
2. تجزیه و تحلیل گزارش های شرکت؛
3. مقایسه با ایده های داخلی

موضوع مطالعه:شرکت فضایی خصوصی Space Exploration Technologies

پروژهاسپیس ایکس.تاریخچه پروژه

با مطالعه ادبیات و منابع موجود در اینترنت، با پروژه SpaceX، بنیانگذار آن، تاریخچه شرکت آشنا می شوم. در جریان تحقیق، پرتاب‌های آن را مطالعه می‌کنم و مشخصات فنی آن‌ها را ذکر می‌کنم، دلایل پرتاب‌های ناموفق را تحلیل می‌کنم.

چشم انداز وسایل نقلیه پرتاباسپیس ایکس

در ادامه آشنایی با اسپیس ایکس، متوجه شدم که توسعه بعدی موشک های آن، پرتابگر فالکون هوی است - یک موشک کلاس فوق سنگین، این موشک قادر خواهد بود یک فضاپیمای دراگون با بارگذاری کامل را به مریخ یا مشتری برساند. من همچنین یاد گرفتم که از یک سیستم منحصر به فرد سوخت متقاطع استفاده خواهد کرد.

موتورهای توسعه یافته توسط این شرکتاسپیس ایکس

اسپیس ایکس از موتورهای مرلین خود در وسایل نقلیه پرتاب خود استفاده می کند که بر اساس چرخه باز کار می کنند. این طرح ساده، قابل اعتماد و ارزان برای ایجاد و استفاده است، همچنین دارای ذخیره بزرگی برای آینده است و استفاده از سیستم های قابل استفاده مجدد را ترویج می کند. من مقایسه رانش موتور با بقیه و هزینه آنها را می دهم، نسبت رانش به وزن موتور را محاسبه می کنم.

قابل استفاده مجدد - قابلیت استفاده مجدد

در حین تحقیق در مورد تقویت کننده ها و موتورهای این شرکت، با اولین پروژه تقویت کننده مرحله اول SpaceX آشنا شدم. من متوجه شده ام که هزینه راه اندازی به این ترتیب تا 60٪ کاهش می یابد. و شرکت می تواند این وجوه را در پیشرفت ها و چشم اندازهای آتی خود سرمایه گذاری کند.

در سال 2004، این شرکت توسعه کشتی Dragon را آغاز کرد که اولین پرواز خود را در دسامبر 2010 انجام داد. Dragon در توانایی خود برای بازگرداندن محموله از ایستگاه فضایی بین المللی به زمین منحصر به فرد است و این اولین کشتی ساخته شده توسط یک شرکت خصوصی است که به ایستگاه فضایی بین المللی متصل می شود. من یاد می‌گیرم که در آینده کشتی - یک ماموریت منحصر به فرد "مارس 2020".

نتیجه

بر اساس تمام مواد ارائه شده، به این نتیجه رسیدم که در آینده امکان استفاده از پروژه SpaceX برای حمل و نقل هوایی وجود خواهد داشت.

فهرست ادبیات استفاده شده

1. اشلی ونس - ایلان ماسک. تسلا، اسپیس ایکس و راه آینده. (ناشر: Olimp-Business؛ 2015؛ ISBN 978-5-9693-0307-2, 978-0-06-230123-9, 978-59693-0330-0)
2. V.A. آفاناسیف - توسعه تجربی فضاپیما (ناشر: M .: Izd-vo MAI .؛ 1994؛ ISBN: 5-7035-0318-3)
3. وی. ماکسیموفسکی - "آنگارا-بایکال. O ماژول موشک تقویت کننده قابل استفاده مجدد»
4. وب سایت رسمی SpaceX - http://spacex.com
5. کانال رسمی YouTube SpaceX - https://goo.gl/w6x3gW
6. مطالب از ویکی پدیا - https://ru.wikipedia.org/wiki/SpaceX