Fluturimi hapësinor

Fluturimet hapsinore (ose fluturimeve në hapësirë) është fluturim balistik në ose nëpërmjet hapësirës së jashtme. Fluturimi hapësinor mund të ndodhë me anije kozmike me ose pa njerëz në bord. Yuri Gagarin nga Bashkimi Sovjetik ishte njeriu i parë që kreu një fluturim hapësinor. Shembuj të fluturimeve njerëzore përfshijnë uljen e Shteteve të Bashkuara në Hënë në programin Apollo dhe programet Space Shuttle dhe programin Soyuz të udhëhequr nga Rusia, si dhe Stacioni Ndërkombëtar Hapësinor në vazhdim. Shembuj të fluturimit hapësinor të papjekur përfshijnë sondat hapësinore që lënë orbitën e Tokës, si dhe satelitët në orbitë rreth Tokës, siç janë satelitët e komunikimit. Këto funksionojnë ose me kontroll telerobotik ose janë plotësisht autonome.

Fluturimi në hapësirë përdoret në eksplorimin e hapësirës, dhe gjithashtu në aktivitetet tregtare si turizmi hapësinor dhe telekomunikacioni satelitor. Përdorime shtesë jo-komerciale të fluturimit në hapësirë përfshijnë vëzhguesit e hapësirës, satelitët e zbulimit dhe satelitët e tjerë të vëzhgimit të Tokës .

Fluturimi hapësinor mund të arrihet me lloje të ndryshme të sistemeve të lëshimit, në mënyrë konvencionale me lëshimin e raketave, të cilat sigurojnë shtytjen fillestare për të kapërcyer forcën e gravitetit dhe shtyjnë një anije kozmike nga sipërfaqja e Tokës. Pasi në hapësirë, lëvizja e një anijeje - të dy kur janë të paplotësuar dhe kur janë nën shtytje - mbulohet nga zona e studimit e quajtur astrodinamikë . Disa anije kozmike mbeten në hapësirë pafundësisht, disa shpërbëhen gjatë reentrit atmosferik, dhe të tjerët arrijnë në një sipërfaqe planetare ose hënore për ulje ose ndikim.

Historia

Propozimi i parë teorik i udhëtimit në hapësirë duke përdorur raketa u botua nga astronomi dhe matematikani skocez William Leitch, në një ese të 1861 "Një Udhëtim përmes Hapësirës". Më e njohur (megjithëse jo shumë jashtë Rusisë) është vepra e Konstantin Tsiolkovsky, " Исследование мировых пространств реактивными приборами "( Eksplorimi i hapësirës kozmike nga mjetet e pajisjeve të reagimit ), botuar në 1903.

Puna e raketave e Tsiolkovskyt nuk u vlerësua plotësisht në jetën e tij, por ai ndikoi që Sergey Korolev, i cili u bë projektuesi kryesor i raketave të Bashkimit Sovjetik nën Josif Stalinin, për të zhvilluar raketa balistike ndërkontinentale për të kryer armë bërthamore, si një masë kundër për aeroplanët bomba të Shteteve të Bashkuara. Derivatet e raketave të Korolevit R-7 Semyorka u përdorën për të hedhur në treg satelitin e parë artificial në Tokë, Sputnik 1, më 4 tetor 1957, dhe më vonë njeriu i parë që rrotulloi orbitën e Tokës, Yuri Gagarin në Vostok 1, më 12 prill 1961.

Fluturimi në hapësirë u bë një mundësi inxhinierike me punën e botimit të Robert H. Goddard në vitin 1919 të punimit të tij Një metodë e arritjes së lartësive ekstreme . Zbatimi i tij i hundës de Laval në raketa të karburantit të lëngshëm përmirësoi efikasitetin e mjaftueshëm për të bërë të mundur udhëtimin ndërplanetar. Ai gjithashtu dëshmoi në laborator se raketat do të funksiononin në vakumin e hapësirës; megjithatë, puna e tij nuk u mor seriozisht nga publiku. Përpjekja e tij për të siguruar një kontratë të ushtrisë për një armë të shtyrë me raketa në Luftën e Parë Botërore u harua nga armëpushimi i 11 nëntorit 1918 me Gjermaninë. Duke punuar me mbështetje financiare private, ai ishte i pari që nisi një raketë të karburantit të lëngshëm në 1926. Gazetat e Goddard ishin mjaft me ndikim ndërkombëtar në fushën e tij.

Gjatë Luftës së Dytë Botërore, raketat e para të udhëhequra, V-2 u zhvilluan dhe u përdorën si armë nga Reich i tretë . Në një fluturim provë në qershor 1944 një raketë e tillë arriti hapësirën në një lartësi prej 189 kilometres (102 nmi), duke u bërë objekti i parë në historinë njerëzore që e bëri këtë. Në fund të Luftës së Dytë Botërore, shumica e ekipit të raketave V-2 përfshirë kryetarin e saj Wernher von Braun u dorëzuan në Shtetet e Bashkuara, dhe u shpërngulën për të punuar në raketa amerikane në atë që u bë Agjensia e raketave Ballistike të Ushtrisë . Kjo punë në raketa të tilla si Juno I dhe Atlas mundësuan lëshimin e satelitit të parë amerikan Explorer 1 në 1 shkurt 1958 dhe të parin amerikan në orbitë, John Glenn në Friendship 7 më 20 shkurt 1962. Si drejtor i Qendrës Fluturimi Hapësinor Marshall, Von Braun mbikëqyri zhvillimin e një klase më të madhe raketash të quajtur Saturn, e cila i lejoi SH.B.A.-së që të dërgonin në Hënë dy njerëzit e parë, Neil Armstrong dhe Buzz Aldrin, në Hënë dhe përsëri në Apollo 11 në korrik 1969 . Në të njëjtën kohë, Bashkimi Sovjetik u përpoq fshehurazi, por nuk arriti të zhvillojë raketën N1, me qëllim që t'u jepte atyre aftësinë për të ulur njerëzit në Hënë.

Fazat

Nisja

Raketat janë mjeti i vetëm aktualisht i aftë për të arritur orbitën ose më gjerë. Teknologji të tjera hapësinore jo-raketash akoma nuk janë ndërtuar, ose mbeten të pakta shpejtësitë orbitale. Nisja e raketave për një fluturim hapësinor zakonisht fillon nga një hapësirë kozmodrome, e cila mund të jetë e pajisur me komplekse lëshimi dhe pads për lëshimin për raketë vertikale të raketave, dhe pistat për ngritje dhe ulje të aeroplanëve transportues dhe anije kozmike. Hapësira kozmodrome ndodhet shumë larg banimit njerëzor për arsye zhurme dhe sigurie. ICBM-të kanë lehtësira të ndryshme të nisjes speciale.

Një lëshim shpesh është i kufizuar në dritare të caktuara të nisjes . Këto dritare varen nga pozicioni i trupave qiellorë dhe orbitat në lidhje me vendin e lëshimit. Ndikimi më i madh shpesh është rotacioni i vetë Tokës. Pasi të fillohen, orbitat normalisht janë të vendosura brenda aeroplanëve relativisht të sheshtë në një kënd të fiksuar në boshtin e Tokës, dhe Toka rrotullohet brenda kësaj orbite.

Një jastëk lëshimi është një strukturë fikse e dizajnuar për të dërguar automjete me ajër. Në përgjithësi përbëhet nga një kullë nisëse dhe llogore me flakë. Ajo është e rrethuar nga pajisjet e përdorura për tu ngritur, karburanti dhe mirëmbajtjen e automjeteve të lëshimit. Para nisjes, raketa mund të peshojë shumë, qindra ton. Anije Hapësirë Kolumbia, në STS-1, peshonte 2,030 tonnes (4,480,000 lb) gjatë ngritjes.

Arritja e hapësirës

Përkufizimi më i përdorur për hapësirën e jashtme është gjithçka përtej vijës Kármán, e cila është 100 kilometres (62 mi) mbi sipërfaqen e Tokës. Shtetet e Bashkuara ndonjëherë përcaktojnë hapësirën e jashtme si gjithçka përtej 50 miles (80 km) në lartësi

Raketat janë i vetmi mjet aktualisht praktik për të arritur hapësirën. Motorët e avionëve konvencionale nuk mund të arrijnë hapësirën për shkak të mungesës së oksigjenit. Motorët e raketave dëbojnë shtytësin për të siguruar shtytje përpara që gjeneron mjaft delta-v (ndryshim në shpejtësinë) për të arritur në orbitë.

Për sistemet e lëshimit të hedhjes në treg, sistemet e arratisjes shpesh fillojnë të lejojnë që astronautët të shpëtojnë në rast emergjence.

Alternativat

Janë propozuar shumë mënyra për të arritur në hapësirë përveç raketave. Ide të tilla si Ashensor hapsinor, dhe këmbimit i vrullit Tethers si rotovatorët ose skyhooks kërkon materiale të reja shumë më e fortë se çdo e njohur aktualisht. Nisjet elektromagnetike siç janë unazat e lëshimit mund të jenë të realizueshme me teknologjinë aktuale. Idetë e tjera përfshijnë aeroplanët / avionët hapësinorë të asistuar nga raketa si Reaktorët e Motorëve të Reagimit (aktualisht në zhvillimin e fazës së hershme), aeroplanët me energji scramjet dhe aeroplanët hapësinorë me energji RBCC . Nisja e armëve është propozuar për ngarkesë.

Lënia e orbitës

Lansuar në vitin 1959, Luna 1 ishte objekti i parë artificial i njohur për të arritur shpejtësinë e arratisjes nga Toka. (fotoja e kopjuar)

Arritja e një orbite të mbyllur nuk është thelbësore për udhëtimet hënore dhe ndërplanetare. Automjetet e hershme hapësinore ruse arritën me sukses lartësi shumë të mëdha pa hyrë në orbitë. NASA konsideroi fillimin e misioneve të Apollo drejtpërdrejt në trajektoret hënore, por miratoi strategjinë e fillimit të hyrjes në një orbitë të përkohshme parkimi dhe më pas kryerjen e një djegie të veçantë disa orbita më vonë në një trajektore hënore. Kjo kushton shtytës shtesë sepse periudha e orbitës së parkimit duhet të jetë mjaft e lartë për të parandaluar rivendosjen ndërsa injeksioni i drejtpërdrejtë mund të ketë një perigee arbitrarisht të ulët sepse nuk do të arrihet kurrë.

Sidoqoftë, qasja e orbitës së parkimit thjeshtoi shumë planifikimin e misionit Apollo në disa mënyra të rëndësishme. Ajo zgjeroi në mënyrë thelbësore dritaret e lejueshme të fillimit, duke rritur mundësinë e një nisje të suksesshme pavarësisht problemeve të vogla teknike gjatë llogaritjes. Orbita e parkimit ishte një "rrafshnim i misionit" të qëndrueshëm që i dha ekuipazhit dhe kontrolluesve disa orë për të kontrolluar plotësisht anijen pas streseve të lëshimit përpara se ta kryente atë për një fluturim të gjatë hënor; ekuipazhi mund të kthehej shpejt në Tokë, nëse është e nevojshme, ose mund të kryhej një mision alternativ orbital i Tokës. Orbita e parkimit mundësoi gjithashtu trajektoret translunare që shmangnin pjesët më të dendura të rripave të rrezatimit Van Allen .

Misionet Apollo minimizuan dënimin e performancës së orbitës së parkimit duke e mbajtur lartësinë e tij sa më të ulët të jetë e mundur. Për shembull, Apollo 15 përdori një orbitë parkimi jashtëzakonisht të ulët (madje edhe për Apollon) prej 92.5 nmi nga 91.5 nmi (171 km nga 169 km) ku kishte zvarritje atmosferike të rëndësishme. Por ajo u kapërcye pjesërisht nga ajrimi i vazhdueshëm i hidrogjenit nga faza e tretë e Saturnit V, dhe ishte në çdo rast i tolerueshëm për qëndrimin e shkurtër.

Misionet robotike nuk kërkojnë aftësi aborti ose minimizim rrezatimi, dhe për shkak se lëshuesit modernë në mënyrë rutinore plotësojnë dritare të lëshimit "të menjëhershëm", sondat hapësinore për Hënën dhe planetët e tjerë zakonisht përdorin injeksion të drejtpërdrejtë për të maksimizuar performancën. Megjithëse disa mund të brigjeshin shkurtimisht gjatë sekuencës së fillimit, ato nuk plotësojnë një ose më shumë orbita të plotë parkimi para djegies që i injekton ato në një trajektore të arratisjes së Tokës.

Vini re se shpejtësia e arratisjes nga një trup qiellor zvogëlohet me lartësi mbi atë trup. Sidoqoftë, është më efikas për karburantin që një zanat të djegë karburantin e tij sa më afër tokës që të jetë e mundur; shiko efektin dhe referencën Oberth . Kjo është një mënyrë tjetër për të shpjeguar ndëshkimin e performancës që lidhet me vendosjen e zonës së sigurt të një orbite parkimi.

Planet për misionet e ardhshme fluturuese ndërplanetare të mashtruara në hapësirë shpesh përfshijnë asamblenë përfundimtare të automjeteve në orbitën e Tokës, siç janë anijen Orion të NASA-së dhe tandemi Kliper / Parom i Rusisë .

Astrodinamika

Astrodinamika është studimi i trajektoreve të hapësirës hapësinore, veçanërisht pasi ato lidhen me efektet gravitacionale dhe shtytëse. Astrodinamika lejon që një anije kozmike të arrijë në destinacionin e tij në kohën e duhur pa përdorim të tepërt të shtytësve. Një sistem i manovrimit orbital mund të jetë i nevojshëm për të mirëmbajtur ose ndryshuar orbitat.

Metodat e shtytjes orbitale jo-raketore përfshijnë vela diellore, vela magnetike, sisteme magnetike plazma-flluskë dhe përdorimin e efekteve të llastikës gravitacionale .

Gjurmë gazi i jonizuar nga reentry Shuttle

Rimëkëmbja e kapsulës së kthimit të Discoverer 14 me një aeroplan C-119

Transferimi energjisë

Shprehja "energji transferuese" nënkupton sasinë totale të energjisë të shpërndarë nga një fazë rakete në ngarkesën e saj. Kjo mund të jetë energjia e transmetuar nga një fazë e parë e një automjeti lëshimi në një fazë të sipërme plus ngarkesë, ose nga një fazë e sipërme ose motor goditjeje anijesh në një anije hapësinore .

Reentry

Automjetet në orbitë kanë sasi të mëdha të energjisë kinetike. Kjo energji duhet të hidhet nëse automjeti duhet të ulet në mënyrë të sigurt pa avulluar në atmosferë. Në mënyrë tipike, ky proces kërkon metoda speciale për të mbrojtur kundër ngrohjes aerodinamike.Teoria pas rindërtimit u zhvillua nga Harry Julian Allen . Bazuar në këtë teori, automjetet e rivendosjes paraqesin forma të zbrazëta në atmosferë për reentry. Format e zbrazëta nënkuptojnë se më pak se 1% e energjisë kinetike përfundon si nxehtësia që arrin automjetin, dhe pjesa e mbetur nxehin atmosferën.

Ulja

Kapsulat Mercury, Binjakët dhe Apollo të gjitha u përhapën në det. Këto kapsula janë krijuar për të zbritur me shpejtësi relativisht të ulët me ndihmën e një parashute. Kapsulat ruse për Soyuz përdorin një parashutë të madhe dhe raketa të frenimit për të prekur tokën. Anije Hapësira u rrëshqit në një ndërprerje si një aeroplan.

Rikuperimi

Pas një ulje të suksesshme të anijes, banorët e saj dhe ngarkesat mund të rikuperohen. Në disa raste, rimëkëmbja ka ndodhur para uljes: ndërsa një anije kozmike është ende duke zbritur në parashutën e saj, ajo mund të kapet nga një aeroplan i krijuar posaçërisht. Kjo teknikë e tërheqjes në ajër të mesëm u përdor për të rikuperuar kanistrat e filmit nga satelitët spiunë të satelitit Corona.

Llojet

I Papjekur

Sojourner merr matjen e tij të spektrometrit me rreze X të grimcave Alpha të Yogi Rock në Mars

Hapësira hapësinore MESSENGER në Mercury (interpretimi i artistit)

Fluturimi hapësinor i papjekurr është i gjithë veprimtaria e fluturimit në hapësirë pa një prani të nevojshme njerëzore në hapësirë. Kjo përfshin të gjitha sondat hapësinore, satelitët dhe anijen robotike dhe misionet. Fluturimi hapësinor i palidhur është e kundërta e fluturimit hapësinor të mposhtur, i cili zakonisht quhet fluturim hapësinor njerëzor . Nënkategoritë e fluturimit hapësinor të papjekur janë "anijet robotike" (objektet) dhe "misionet hapësinore robotike" (aktivitete). Një anije kozmike robotike është një anije hapësinore e pa zbuluar pa njerëz në bord, që zakonisht është nën kontroll telerobotik. Një anije kozmike robotike e krijuar për të bërë matje kërkimore shkencore shpesh quhet sondë hapësinore .

Misionet hapësinore të palidhura përdorin anije kozmike të kontrolluara nga distanca. Misioni i parë i paprekur hapësinor ishte Sputnik, i filluar 4 tetor 1957 për të orbituar Tokën. Misionet hapësinore ku kafshët e tjera por pa njerëz janë në bord konsiderohen si misione të papjekura.

Përfitimet

Shumë misione hapësirë janë më të përshtatshme për telerobotic sesa crewed operacion, për shkak të kostos dhe faktorët e rrezikut më të ulët. Për më tepër, disa destinacione planetare si Venera ose afërsia e Jupiterit janë tepër armiqësore për mbijetesën njerëzore, duke pasur parasysh teknologjinë aktuale. Planetët e jashtëm si Saturni, Urani dhe Neptuni janë shumë të largëta për tu arritur me teknologjinë aktuale të mbushur me hapësirë, kështu që sondat telerobotike janë mënyra e vetme për t’i eksploruar ato. Telerobotika gjithashtu lejon eksplorimin e rajoneve që janë të prekshëm nga ndotja nga mikroorganizmat e Tokës pasi që hapësirat mund të sterilizohen. Njerëzit nuk mund të sterilizohen në të njëjtën mënyrë si një anije kozmike, pasi ato bashkëjetojnë me mikroorganizma të shumtë, dhe këta mikroorganizma gjithashtu janë vështirë të përmbajnë brenda një anijeje kozmike ose hapësirë.

Teleprezenca

Telerobotika bëhet telepresencë kur vonesa në kohë është mjaft e shkurtër për të lejuar kontrollin e anijes në afërsi të kohës reale nga njerëzit. Edhe vonesa e shpejtësisë së dritës dy sekondëshe për Hënën është shumë larg për eksplorimin e telepresionit nga Toka. Pozicionet L1 dhe L2 lejojnë vonesa të udhëtimit të rrumbullakët 400 milje sekondë, që është mjaft afër për funksionimin e telepresencës. Telepresence është sugjeruar gjithashtu si një mënyrë për të riparuar satelitët në orbitën e Tokës nga Toka. Simpoziumi i eksplorimit i telerobotikës në 2012 hulumtoi këtë dhe tema të tjera.

Njerëzor

Anëtarët d ekuipazhit të ISS ruajnë mostrat.

Fluturimi i parë njerëzor ishte Vostok 1 në 12 Prill 1961, mbi të cilin kozmonauti Yuri Gagarin i BRSS bëri një orbitë rreth Tokës. Në dokumentet zyrtare sovjetike, nuk përmendet fakti se Gagarin parashutoi shtatë miljet e fundit. Aktualisht, e vetmja anije kozmike që përdoret rregullisht për fluturimin e hapësirës njerëzore janë anija ruse Soyuz dhe anijen kineze Shenzhou . Flota amerikane e Shuttle operoi nga Prilli 1981 deri në Korrik 2011. SpaceShipOne ka realizuar dy fluturime hapësinore humane suborbitale.

Nën-orbital

Stacioni Ndërkombëtar Hapësinor në orbitën e Tokës pas një vizite nga ekuipazhi i STS-119

Në një fluturim hapësinor nën-orbital, anija kozmike arrin hapësirën dhe më pas kthehet në atmosferë pas ndjekjes së një trajektore (kryesisht) balistike. Kjo ndodh zakonisht për shkak të energjisë së pamjaftueshme orbitale specifike, në këtë rast një fluturim suborbital do të zgjasë vetëm disa minuta, por është gjithashtu e mundur që një objekt me energji të mjaftueshme për një orbitë të ketë një trajektore që kryqëzon atmosferën e Tokës, ndonjëherë pas shumë orë. Pioneer 1 ishte sonda e parë hapësinore e NASA-s që synonte të arrinte Hënën. Një dështim i pjesshëm bëri që ajo në vend të kësaj të ndiqte një trajektore suborbital në një lartësi prej 113,854 kilometres (70,746 mi) përpara se të riprovoni atmosferën e Tokës 43 orë pas fillimit.

Kufiri më i njohur në përgjithësi i hapësirës është linja Kármán 100 km mbi nivelin e detit. (NASA alternative përcakton një astronaut si dikë që ka fluturuar më shumë se 50 miles (80 km) mbi nivelin e detit. ) Në përgjithësi nuk njihet nga publiku se rritja e energjisë potenciale që kërkohet për të kaluar vijën e Kármán është vetëm rreth 3% e energjisë orbitale (potencial plus energjia kinetike) e kërkuar nga orbita më e ulët e mundshme e Tokës (një orbitë rrethore pikërisht mbi Linja Kármán. ) Me fjalë të tjera, është shumë më e lehtë të arrihet hapësira sesa të qëndrosh atje. Më 17 maj 2004, Ekipi Civil eXploration i Civile nisi Rocket GoFast në një fluturim suborbital, fluturimin e parë amator. Më 21 qershor 2004, SpaceShipOne u përdor për fluturimin e parë njerëzor të financuar nga privati .

Pikë-për-pikë

Pika-për-pikë është një kategori e fluturimit hapësinor nën-orbital, në të cilën një anije hapësinore siguron transport të shpejtë midis dy vendeve tokësore. Një rrugë ajrore konvencionale midis Londrës dhe Sidneit, një fluturim që zakonisht zgjat mbi njëzet orë . Me udhëtimin suborbital pikë-pikë-pikë, e njëjta rrugë mund të përshkohet në më pak se një orë. Ndërsa asnjë kompani nuk ofron këtë lloj transporti sot, SpaceX ka zbuluar planet për ta bërë këtë qysh në vitet 2020 duke përdorur Starship. Fluturimi hapësinor suborbital mbi një distancë ndërkontinentale kërkon një shpejtësi automjeti që është vetëm pak më e ulët se shpejtësia e kërkuar për të arritur në orbitën e ulët të Tokës. Nëse përdoren raketa, madhësia e raketës në lidhje me ngarkesën është e ngjashme me një Raketë Ballistike Ndër-Kontinentale (ICBM). Do fluturim hapësinor ndërkontinental duhet të kapërcejë problemet e ngrohjes gjatë ri-hyrjes në atmosferë që janë gati aq të mëdha sa ato me të cilat përballen fluturimet hapësinore orbitale.

Orbital

Apoloni 6 koka në orbitë

Një fluturim hapësinor minimal orbital kërkon shpejtësi shumë më të larta sesa një fluturim minimal nën-orbital, dhe kështu është teknologjikisht shumë më sfiduese për të arritur. Për të arritur fluturimin hapësinor orbital, shpejtësia tangjenciale rreth Tokës është po aq e rëndësishme sa lartësia. Për të kryer një fluturim të qëndrueshëm në hapësirë, anija kozmike duhet të arrijë shpejtësinë minimale orbitale të kërkuar për një orbitë të mbyllur .

Ndërplanetar

Udhëtimi ndërplanetar është udhëtimi ndërmjet planetëve brenda një sistemi të vetëm planetar. Në praktikë, përdorimi i këtij termi është i kufizuar për të udhëtuar ndërmjet planetëve të sistemit tonë Diellor .

Ndëryjor

'' Horizonet e reja '' është anija kozmike e pestë e vendosur në një trajektore arratisjeje duke lënë sistemin Diellor . Voyager 1, Voyager 2, Pioneer 10, Pioneer 11 janë më të hershmit. Një nga më të largëtat nga Dielli është Voyager 1, i cili është më shumë se 100 AU i largët dhe po lëviz me 3.6 AU në vit. Në krahasim, Proxima Centauri, ylli më i afërt përveç Diellit, është 267,000 AU i largët. Do të duhen Voyager 1 mbi 74,000 vjet për të arritur këtë distancë. Modelimet e automjeteve duke përdorur teknika të tjera, të tilla si shtytja e impulsit nuklear, ka të ngjarë të arrijnë në yllin më të afërt në mënyrë të konsiderueshme më shpejt. Një mundësi tjetër që mund të lejojë fluturimin hapësinor ndëryjor njerëzor është të shfrytëzoni dilatimin e kohës, pasi kjo do të bënte të mundur që pasagjerët në një automjet që lëviz me shpejtësi të udhëtojnë më tej në të ardhmen, ndërsa plaken shumë pak, në atë që shpejtësia e tyre e madhe ngadalësohet shkalla e kalimit të kohës në bord. Sidoqoftë, arritja e një shpejtësie të tillë të lartë do të kërkonte akoma përdorimin e një metode të re, të përparuar të shtytjes.

Ndërgalaktik

Udhëtimi ndërgalaktik përfshin fluturim hapësinor midis galaktikave, dhe konsiderohet shumë më i kërkuar teknologjikisht sesa edhe udhëtimi ndëryjor dhe, sipas kushteve aktuale inxhinierike, konsiderohet fiction shkencor.

Anija

Një Modul Hënor Apollo në sipërfaqen hënore

Anije kozmike janë automjete të afta për të kontrolluar trajektoren e tyre nëpër hapësirë.

'Hapësira e parë e vërtetë' nganjëherë thuhet se është Apollo Lunar Module, pasi ky ishte automjeti i vetëm i ekuipazhit që ishte projektuar për të, dhe vepronte vetëm në hapësirë; dhe është i dukshëm për formën e tij jo-aerodinamike.

Shtytja

Anije kozmike sot përdorin kryesisht raketa për shtytje, por teknika të tjera shtytëse si disqet jonike janë duke u bërë më të zakonshme, veçanërisht për automjetet e palara, dhe kjo mund të zvogëlojë ndjeshëm masën e automjetit dhe të rrisë delta-v .

Sistemet e nisjes

Sistemet e lëshimit përdoren për të transportuar një ngarkesë nga sipërfaqja e Tokës në hapësirën e jashtme.

Shpenzues

Fluturimi aktual i hapësirës përdor sisteme të hapjes harxhuese me shumë faza për të arritur hapësirën.

Ripërdorimi

Hapësira e parë e ripërdorshme, X-15, u hodh në ajër në një trajektore suborbital më 19 korrik 1963. Hapësira e parë orbitale pjesërisht e ripërdorshme, Hapësira u lançua nga SHBA në 20 vjetorin e fluturimit të Yuri Gagarin, më 12 Prill 1981. Gjatë epokës së Shuttle u ndërtuan gjashtë orbiterë, të gjitha fluturuan në atmosferë dhe pesë prej të cilave fluturuan në hapësirë. Ndërmarrja është përdorur vetëm për prova të qasjes dhe uljes, duke lëshuar nga pjesa e pasme e një Boeing 747 dhe duke u rrëshqitur në zbarkimet e bllokut në Edvard AFB, California. Anija e parë hapësinore që fluturoi në hapësirë ishte Kolumbia, e ndjekur nga Challenger, Discovery, Atlantis dhe Endeavour . The Endeavour u ndërtua për të zëvendësuar Challenger, i cili u humb në Janar 1986. Kolumbia u shpërtheu gjatë rivendosjes në shkurt 2003.

Hapësira e parë automatike pjesërisht e ripërdorshme ishte Buran ( Stuhia e dëborës ), e nisur nga BRSS më 15 nëntor 1988, megjithëse bëri vetëm një fluturim. Ky aeroplan ishte projektuar për një ekuipazh dhe i ngjante fuqishëm Shuttle Hapësirës amerikane, megjithëse nxitësit e tij të braktisjes përdorën parafjalë të lëngshëm dhe motorët e tij kryesorë ishin të vendosur në bazën e asaj që do të ishte rezervuari i jashtëm në Shuttle Amerikane. Mungesa e fondeve, e ndërlikuar nga shpërbërja e BRSS, parandaloi çdo fluturim të mëtejshëm të Buran.

Shuttle Space u pensionua në vitin 2011 për shkak të pleqërisë dhe kostos së lartë të programit që arriti mbi një miliard dollarë për fluturim. Roli i transportit njerëzor të Shuttle do të zëvendësohet nga Dragoit 2 dhe CST-100 në vitin 2020. Roli i transportit të ngarkesave të mëdha të Shuttle është zëvendësuar nga automjetet e lëshimit komercial.

Scaled Composites SpaceShipOne ishte një aeroplan i ri-shfrytëzueshëm suborbital që transportonte pilotët Mike Melvill dhe Brian Binnie në fluturime të njëpasnjëshme në 2004 për të fituar Ansmimin Ansari X. Ndërmarrja Anije kozmike ka ndërtuar pasardhësin e saj SpaceShipTwo . Një flotë e SpaceShipTwos e operuar nga Virgin Galactic planifikoi të fillojë fluturimin e hapësirës së riparueshme private duke transportuar pasagjerë ( turistë hapësinorë ) në 2008, por kjo u vonua për shkak të një aksidenti në zhvillimin e shtytjes.

SpaceX arriti uljen e parë vertikale të butë të një faze raketash orbitale të ripërdorshme në 21 dhjetor 2015, pasi shpërndau 11 satelitë komercialë Orbcomm OG-2 në orbitë të ulët të Tokës .

Fluturimi i parë i Falcon 9 i dytë ndodhi në 30 Mars 2017. Tani SpaceX rimëkëmbet dhe ripërdori fazat e tyre të para, me qëllimin e ripërdorimit të fituesve gjithashtu .

• 
  X-15 duke u larguar nga avioni i saj i nisjes së rënies
• 
  Hapësira Columbia e Hapësirës sekonda pas ndezjes së motorit në misionin STS-1
• 
  SpaceShipOne pas fluturimit në hapësirë, 21 qershor 2004
• 
  Faza e parë e Falcon 9 Flight 20 zbarkon vertikalisht në Zonën Landing 1 në Dhjetor 2015

Sfidat

Fatkeqësi hapësinore

Të gjitha automjetet e lëshimit përmbajnë një sasi të madhe të energjisë që është e nevojshme për një pjesë të saj për të arritur në orbitë. Prandaj ekziston rreziku që kjo energji të lëshohet para kohe dhe befas, me efekte domethënëse. Kur një raketë Delta II shpërtheu 13 sekonda pas lëshimit në 17 janar 1997, pati raportime për dritaret e dyqaneve 10 miles (16 km) larg duke u thyer nga shpërthimi.

Hapësira është një mjedis mjaft i parashikueshëm, por ka ende rreziqe të depresionit aksidental dhe dështimit të mundshëm të pajisjeve, disa prej të cilave mund të jenë shumë të zhvilluara rishtas.

Në 2004 Shoqata Ndërkombëtare për Përparimin e Sigurisë së Hapësirës u krijua në Hollandë për bashkëpunim të mëtejshëm ndërkombëtar dhe avancim shkencor në sigurinë e sistemeve hapësinore.

Gjendja e mungesës së peshës

Astronautët në ISS në kushte pa peshë. Michael Foale mund të shihet duke ushtruar në plan të parë.

Në një mjedis mikrograviteti siç është ai i siguruar nga një anije hapësinore në orbitë rreth Tokës, njerëzit përjetojnë një ndjenjë të "pa peshë". Ekspozimi afatshkurtër ndaj mikrogravitetit shkakton sindromën e përshtatjes së hapësirës, një vjellje vetë-kufizuese e shkaktuar nga çrregullimi i sistemit vestibular . Ekspozimi afatgjatë shkakton çështje të shumta shëndetësore. Më e rëndësishmja është humbja e eshtrave, disa prej të cilave janë të përhershme, por mikrograviteti gjithashtu çon në dekondicionim të rëndësishëm të indeve muskulore dhe kardiovaskulare.

Rrezatimi

Pasi mbi atmosferën, rrezatimi për shkak të rripave Van Allen, rrezatimi diellor dhe çështjet e rrezatimit kozmik ndodhin dhe rriten. Më larg nga Toka, flakët diellore mund të japin një dozë rrezatimi brenda disa minutash, dhe kërcënimi për shëndetin nga rrezatimi kozmik rrit ndjeshëm shanset e kancerit gjatë një ekspozimi ose më shumë dekade.

Mbështetje për jetën

Në fluturimin e hapësirës njerëzore, sistemi i mbështetjes së jetës është një grup i pajisjeve që lejojnë një qenie njerëzore të mbijetojë në hapësirën e jashtme. NASA shpesh përdor frazën e Sistemit të Kontrollit të Mjedisi dhe Mbështetjes së Jetës ose akronimin ECLSS kur përshkruan këto sisteme për misionet e tij njerëzore në fluturim . Sistemi i mbështetjes së jetës mund të sigurojë: ajër, ujë dhe ushqim . Ai gjithashtu duhet të ruajë temperaturën e duhur të trupit, një presion të pranueshëm në trup dhe të merret me produktet e mbeturinave të trupit. Mbrojtja ndaj ndikimeve të dëmshme të jashtme si rrezatimi dhe mikro-meteoritet gjithashtu mund të jetë e nevojshme. Përbërësit e sistemit të mbështetjes së jetës janë kritike për jetën, dhe janë krijuar dhe ndërtuar duke përdorur teknikat e inxhinierisë së sigurisë .

Moti i hapësirës

Aurora australis and Discovery, maj 1991.

Moti i hapësirës është koncepti i ndryshimit të kushteve mjedisore në hapësirën e jashtme . Eshtë e dallueshme nga koncepti i motit brenda një atmosfere planetare, dhe merret me fenomene që përfshijnë plazmën e ambientit, fushat magnetike, rrezatimin dhe materiet e tjera në hapësirë (përgjithësisht afër Tokës, por edhe në mesin ndërplanetar, dhe herë pas here mesme ). "Moti në hapësirë përshkruan kushtet në hapësirë që prekin Tokën dhe sistemet e tij teknologjike. Moti ynë në hapësirë është pasojë e sjelljes së Diellit, natyrës së fushës magnetike të Tokës dhe vendndodhjes sonë në Sistemin Diellor. ”

Moti i hapësirës ushtron një ndikim të thellë në disa fusha që lidhen me eksplorimin dhe zhvillimin e hapësirës. Ndryshimi i kushteve gjeomagnetike mund të shkaktojë ndryshime në densitetin atmosferik duke shkaktuar degradimin e shpejtë të lartësisë së hapësirës hapësinore në orbitën e Tokës së Ulët . Stuhitë gjeomagnetike për shkak të rritjes së aktivitetit diellor mund të sensibilizojnë potencialisht sensorë të verbër në anije kozmike, ose të ndërhyjnë në elektronikë në bord. Një kuptim i kushteve mjedisore në hapësirë është gjithashtu i rëndësishëm në hartimin e sistemeve të mbrojtjes dhe mbështetjes së jetës për anijen anije të mbushur.

Konsideratat mjedisore

Raketat si një klasë nuk janë në thelb ndotëse. Sidoqoftë, disa raketa përdorin lëndë djegëse toksike, dhe shumica e automjeteve përdorin shtiza që nuk janë asnjanëse ndaj karbonit . Shumë raketa të ngurta kanë klor në formën e perkloratit ose kimikateve të tjera, dhe kjo mund të shkaktojë vrima lokale të përkohshme në shtresën e ozonit. Ri-hyrja në anije hapësinore gjeneron nitrate të cilat gjithashtu mund të ndikojnë përkohësisht në shtresën e ozonit. Shumica e raketave janë bërë nga metale që mund të kenë ndikim mjedisor gjatë ndërtimit të tyre.

Përveç efekteve atmosferike ka efekte në mjedisin hapësinor afër Tokës. Ekziston mundësia që orbita të mund të bëhet e paarritshme për breza për shkak të mbeturinave hapësinore në rritje në mënyrë eksponenciale të shkaktuara nga përplasja e satelitëve dhe automjeteve ( sindromi Kessler ). Shumë automjete të lansuara sot janë krijuar kështu që të ri-futen pas përdorimit.

Aplikimet

Kjo tregon një pamje ekstreme ultravjollcë të Diellit (Eksperimenti i Teleskopit Apollo Mount SO82A) i marrë gjatë Skylab 3, me Tokën e shtuar për shkallë. Në të djathtë një imazh i Diellit tregon një emetim të heliumit, dhe ka një imazh në të majtë që tregon emetimet nga hekuri. Një aplikim për fluturimin në hapësirë është të merret me vështirësi vështirësi ose vështirësi duke qenë në sipërfaqen e Tokës. Skylab përfshiu një vëzhgim diellor të dërrmuar masiv që revolucionarizoi shkencën diellore në fillim të viteve 1970 duke përdorur stacionin hapësinor me bazë Apollo në lidhje me fluturimet hapësinore të mposhtura për të.

Aplikimet aktuale dhe të propozuara për fluturimin në hapësirë përfshijnë:

• Satelitët e vëzhgimit të tokës si satelitët Spi, satelitët e motit
• Eksplorimi i hapësirës
• Satelitet e komunikimit
• Televizion satelitor
• Lundrimi satelitor
• Turizmi hapësinor
• Mbrojtja e Tokës nga objektet potencialisht të rrezikshme
• Kolonizimi i hapësirës

Zhvillimi më i hershëm i fluturimit në hapësirë u pagua nga qeveritë. Sidoqoftë, sot tregjet kryesore të nisjes siç janë Satelitët e Komunikimit dhe Televizioni Satelitor janë thjesht komercial, megjithëse shumë prej lëshuesve fillestar ishin financuar fillimisht nga qeveritë.

Fluturimi hapësinor privat është një zonë me zhvillim të shpejtë: fluturimi hapësinor që nuk paguhet vetëm nga korporatat apo edhe individët privatë, por shpesh sigurohet nga kompani private fluturimi hapësinor . Këto kompani shpesh pohojnë se një pjesë e madhe e kostos së mëparshme të lartë të hyrjes në hapësirë ishte shkaktuar nga joefikasitetet qeveritare që ata mund të shmangin. Ky pohim mund të mbështetet nga kostot shumë më të ulta të publikuara të lëshimit për automjetet e hapjes në hapësirë private siç është Falcon 9 i zhvilluar me financim privat. Kostot më të ulëta të nisjes dhe siguria e shkëlqyeshme do të kërkohen për aplikime të tilla si turizmi hapësinor dhe veçanërisht kolonizimi i hapësirës për t'u bërë i suksesshëm.

Kombet e hapësirave dhe entitetet e tjera

Të jesh në hapësirë hapësinore do të thotë të jesh i aftë dhe aktiv në udhëtimin në hapësirë ose transportin në hapësirë, funksionimin e anijes hapësinore ose aeroplanëve. Përfshinë njohuri për një larmi temash dhe zhvillim të aftësive të specializuara duke përfshirë: aeronautikën ; astronautikë ; programe për të trajnuar astronautët ; moti i hapësirës dhe parashikimi; trajtimi i anijeve dhe trajtimi i zanatit të vogël; funksionimi i pajisjeve të ndryshme; hartimin dhe ndërtimin e anijes ; ngritje dhe reentri atmosferik; mekanikë orbital (aka astrodinamikë ); komunikimit; motorë dhe raketa; ekzekutimi i evolucioneve të tilla si rimorkimi, ndërtimi i mikro-gravitetit, dhe vendosja e hapësirës ; pajisje për trajtimin e ngarkesave, ngarkesa të rrezikshme dhe ruajtje të ngarkesave; rrugë hapësinore ; trajtimi i urgjencave; mbijetesa në hapësirë dhe ndihma e parë; duke luftuar me zjarrin; mbështetje jete . Shkalla e njohurive të nevojshme brenda këtyre zonave varet nga natyra e punës dhe lloji i anijes së përdorur. "Spacefaring" është analoge me lundrim .

Deri tani,  kurrë nuk ka pasur një mision të mposhtur jashtë sistemit Tokë - Hënë . Sidoqoftë, Shtetet e Bashkuara, Rusia, Kina, vendet e Agjencisë Hapësinore Evropiane dhe disa korporata dhe ndërmarrje kanë plane në faza të ndryshme për të udhëtuar në Mars.

Subjektet e hapësirave mund të jenë shtete sovrane, subjekte mbikombëtare dhe korporata private. Kombet e hapësirave të hapësirës janë ato të afta për të ndërtuar në mënyrë të pavarur dhe hedhur zanat në hapësirë. Një numër në rritje i subjekteve private janë bërë ose po bëhen faring në hapësirë. Zyra e Kombeve të Bashkuara për Çështjet e Hapësirës së Jashtme filloi programin e parë hapësinor të KB në 2016.

Kombet e krijuara për hapësira

Vendet që kanë realizuar, planifikojnë të provojnë ose kanë braktisur fluturimin njerëzor.

  Aktualisht kanë programe fluturimi hapësinor njerëzor.

  Planet e konfirmuara dhe të datuara për programet njerëzore të fluturimit në hapësirë.

  Planet për fluturimin e hapësirës njerëzore në formën më të thjeshtë (fluturimi hapësinor suborbital, etj ).

  Planet për fluturimin e hapësirës njerëzore në formën ekstreme (stacionet hapësinore, etj ).

  Dikur kishte plane zyrtare për programet njerëzore të fluturimeve në hapësirë, por që atëherë janë braktisur.

Aktualisht Rusia dhe Republika Popullore e Kinës janë dy vendet e vetme të krijuara me hapësirë. Qeveria e Shteteve të Bashkuara pushoi misionet hapësinore në korrik 2011 pas STS-135. SH.B.A-ja aktualisht po zhvillon anijen e re të montuar, dhe shumë biznese private amerikane janë në fazën e planifikimit dhe zhvillimit të fluturimit hapësinor privat të mërzitur.

Kombet e hapësirave të listuara sipas vitit të fillimit të parë të mposhtjes:

1. Bashkimi Sovjetik (Russia) (1961)
2. Shtetet e Bashkuara (1961)
3. Kina (2003)

Kombet e palidhura të hapësirës

Kombet ose organizatat e mëposhtme kanë zhvilluar lëshuesit e tyre për të hedhur në lëvizje anijen e palidhur në orbitë ose nga territori i tyre ose me ndihmën e huaj (data e fillimit të parë në kllapa):

1. Bashkimi Sovjetik(1957)
2. Shtetet e Bashkuara (1958)
3. Kanadaja (1962)
4. Italia (1964)
5. Franca (1965)
6. Australia (1967)
7. Japonia (1970)
8. Kina (1970)
9. Mbretëria e Bashkuar (1971)
10. Agjencia Hapësinore Evropiane (1979)
11. India (1980)
12. Israel (1988)
13. Ukraina (1991)*
14. Russia (1992)*
15. Iran (2009)
16. Koreja e Veriut(2012)
17. Koreja e Jugut (2013)
18. Zelanda e Re (2018)

* Më parë pjesa kryesore e Bashkimit Sovjetik

Një numër më i madh vendesh, përveç atyre të listuara më lart, kanë nisur anijen suborbitale, dhe gjithashtu, në një kuptim të lirshëm, mund të konsiderohen hapësirë. Nëse dikush e konsideron thjesht lëshimin e një objekti përtej vijës Kármán si kërkesën minimale të ndarjes në hapësirë, atëherë Gjermania, me raketë V-2, u bë kombi i parë i hapësirave në 1942.

Gjithashtu disa vende, të tilla si Kanada, Italia dhe Australia, kishin aftësi gjysmë të pavarura për ndarjen e hapësirës, duke lëshuar satelitë të ndërtuar në vend për lëshuesit e huaj. Kanada kishte dizajnuar dhe ndërtuar satelitë (Alouette 1 & 2) në 1962 & 1965 të cilat ishin orbitë duke përdorur automjete lëshimi të SHBA-së. Italia ka projektuar dhe ndërtuar disa satelitë, si dhe module (shtypje) me presion për Stacionin Ndërkombëtar Hapësinor . Satelitët e hershëm italianë u lançuan duke përdorur automjete të siguruara nga NASA, së pari nga Wallops Flight Facility në 1964 dhe më pas nga një hapësirë hapësinore në Kenia ( Platforma San Marco ) midis 1967 dhe 1988; Italia ka udhëhequr zhvillimin e programit të raketave Vega në Agjencinë Evropiane të Hapësirës që nga viti 1998.Mbretëria e Bashkuar braktisi programin e saj të pavarur për fillimin e hapësirës në 1972 në favor të bashkëpunimit me Organizatën Evropiane të Zhvillimit të Hapësirave (ELDO) për teknologjitë e lëshimit deri në 1974. Australia braktisi programin e saj të lëshimit menjëherë pas fillimit të suksesshëm të WRESAT, dhe u bë i vetmi anëtar jo-Evropian i ELDO.

Kultura popullore

Fiction shkencore shpesh merret me kultura më të përparuara për ndarjen e hapësirës, dhe mundësitë dhe sfidat që kjo mund të sjellë për shoqëritë e tilla.

Një shembull është Star Trek, ku njerëzimi, megjithëse tashmë është në hapësirë, ende po lufton për tu përshtatur me jetën ndër yjore dhe në shumë raste politikës.

Një shembull shtesë do të pasonte premisat e autorit të trillimeve shkencore Larry Niven . Në tregimin e tij të shkurtër, Profesioni i katërt Z. Niven poston ardhjen e një kulture hapësinore të tregtarëve që varen pjesërisht nga sofistikimi teknik i civilizimeve që vizitohen për të ndërtuar lazerët e nevojshëm të nisjes për të përshpejtuar nënën e tyre në sistemin e ardhshëm të yjeve. Kulturat që nuk kanë burime për të arritur fluturimin në hapësirë të mposhtur nuk merren parasysh si kafshë.

Leximi më tej

• Erik Gregerson (2010): Udhëzues i një Explorer për Universin - Misione Hapësirë të Pa Fluturuar, Botime Edukative Britannica,   (eBook)

Linqe te jashtme

• Inxhinieri hapësinore në Wikiversity
• Astronautika enciklopedike
• Bazat e fluturimit hapësinor
• Tedd E. Hankins (1987-03-04). "Reflections – manned vs. unmanned spaceflight" (PDF). Marrë më 2011-04-15. {{cite web}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)