Mavzu-1: Kosmonavtika fani va uning rivojlanish bosqichlari

Nazorat savollari.
1.Oyga uchish traektoriya turlarini ko’rsating?
2. Oyga uchish vaqtini hisoblashda nimalarni hisobga olish kerak?
3. Oyning ta’sir sferasi qanchaga teng?


Mavzu : Oyga insonni uchirish.


REJA:
1.Oyga insonni uchirishga qo’yilgan talablar.
2.Yer – Oy – Yer tizimida uchish.

Kosmonavtikaning asosiy maqsadlaridan biri insonni Quyosh tizimiga tegishli bo’lgan sayyoralarga sayohatini tashkil etish va uni sog’ salomat Yerga qaytarishdan iboratdir. Bu muammoni hal qilishda Yerga eng yaqin bo’lgan kosmik jism bo’lgan Oyga insonni uchirish va undan qaytarish masalasidir. Insonni Oyga uchirish Oyga KA ni uchirish kabi bajariladi. Bu jarayonda Yerning atmosferadagi mavjud bo’lgan radiasion sohaning inson organizmiga ta’siri yetarli darajada kichik bo’ladi. Chunki inson bu sohadan o’tishi uchun bir necha soat sarf qiladi xolos. Insonni Oyga tushirishda avvalo uni Oyning atrofida sun’iy yo’ldosh sifatida harakatlanishini ta’minlash zarur, ya’ni uni kutish orbitasiga kiritish kerak. Agar uchirilgan KA da texnik nosozliklar vujudga keladigan bo’lsa, uni KA ga o’rnatilgan maxsus dvigatellar yordamida Oyni aylanib uchishi va Yerga qaytarish ta’minlanadi. Agar qo’nish jarayonida texnik nosozlik kuzatilsa, u holda uni tezligi kamaytirilib uni Yerga qaytaruvchi tezlik beriladi. Ammo bunday qilish imkoniyati yo’q. Agar KA inson bilan kutish orbitasida harakatlanganda uni tushishi uchun tormozlanish bajariladi. Bunda tormozlanish trayektoriyasi ellipsdan ibotar bo’ladi. Tushish joyini tanlanishiga qarab kosmonavt tomonidan (inson) qo’l orqali KA boshqarilib sekinlik bilan qo’ndiriladi. Bunday vazifani bajarishda KA ning umumiy natijaviy tezligi 14,5 km/s gat eng bo’ladi. Bunda Yerdan Oyga maxsusu balandlikka uchishi uchun 11 km/s tezlikka, aerodinamik gravitatsionni yo’qotish uchun 1,2 – 1,6 km/s tezlikka Oyning SY orbitasiga kirish va chiqishi uchun 0,8 km/s tezlikka, shuningdek tezliklar korreksiyasi uchun ajratilgan bo’ladi.Bu hususiyatlarni e’tiborga olgan holda 1968 – 1970 yillarda Oyga to’xtamasdan qaytuvchi KA lar uchirildi. 1969 yilda Amerika tomonidan Oyga qo’nish masalasini hal qilish uchun Appolon KA lari uchirildi. Bu apparatlar Oy atrofini aylanish jarayonida o’zining harakat orbitalarini o’zgartirdi, ya’ni ular 112 km bilan 312 km balandlikda harakatlandi va shu bilan birgalikda. Oyga tushishi zarur bo’lgan qismni manyovrlari o’tkazildi. Oyga insonni uchirish uchun bir necha variantlari taklif etilgan.

1.To’g’ri YER – OY – YER uchishi.
Bu masalani hal qilishda asisiy muammo olib boruvchi raketani massasi va yoqilg’i muammosini hal qilishdir. Raketaning tortuvchi kuchi quyidagi qonun asosida aniqlandi:

M₀ – Raketa tizimlarini va kosmik kemani birgalikdagi boshlang’ich massasi.
m – effektiv (foydali) massa bo’lib u kosmik kema va kosmik kemani Yerga qaytaruvchi raketani massasi.
- harakteristik tezliklar yig’indisi
- yonib chiqayotgan gazlarni effektiv tezligi.
S – qurilish koeffisiyenti, ya’ni bosqichlarga tegishli bo’lgan qiymat.
n – bosqichlar soni.
Bu yerda bosqichlardan chiqayotgan gazlarning effektiv tezligi barcha bosqichlarda bir xil deb olinadi. Oyga uchirilayotgan KA larni chiqaruvchi raketalarni 6 bosqichli taklif qilingan. Bulardan 4 bosqichi Oyga yetib borishi uchun 2 bosqichi esa uni orqaga qaytarish uchun ishlatiladi deb qaraladi. Dastlabki 3 bosqich kosmik kemani 200 km balandlikka olib chiqib uni tezligi 7,8 km/s gat eng bo’ladi. Agar u ko’tarilish jarayonida 1,2 km/s tezlikni yo’qotgan bo’lsa mo’ljallangan orbitaga chiqishi uchun uni xarakteristik tezligi 9 km/s ga teng bo’lishi kerak. Bunda har bir bosqich kosmik kemaga 3 km/s tezlik berilishi kelib chiqadi. 4 – bosqichning asosiy vazifasi Yer orbitasidagi fazoga chiqarilgan kosmik kemaga tanlangan nuqtada unga qo’shimcha 3 km/s tezlik berish uchun ishga tushiriladi. Natijada kosmik kema 10,8 km/s effektiv tezlikkaega bo’ladi. Lekin bu tezlik parabolic tezlikdan kichik uni tezligini yana oshirish uchun qo’shimcha yoqilg’I sarfi talab etiladi. Bu yoqilg’I 5 – bosqich hisobiga bajariladi. Bu esa oyga qo’nib orqaga qaytishga muammo yaratadi.
(RASM)
Yoqilg’i suyuq vodorod, kislorod aralashmasidan iborat. Oyga KA 10,8 – 10,9 km/s tezlikda uchsa 5 sutka ketadi. Parabolik tezlik bilan uchsa 2 sutka ketadi.
Oyga uchirish uchun 6 bosqichli emas, balki 3 bosqich ham yetarli bo’lishi mumkin. Bu yerda asosiy e’tibor umumiy sistemaning boshlang’ich massasini oxirgi massaga nisbatidir. Bu nisbat 10 dan katta bo’lmasligi kerak, lekin hisoblashlar uni 885 marta katta ekanligini ko’rsatib berdi. Agar Oyga uchirilayotgan 3 bosqichli raketani ko’tarish kuchi yetarlicha bo’lishi uchun uning massasi 150 tonna bo’lgan foydali massani Yuqoriga chiqarish mumkin. Oyga borib qaytadigan foydali massa 50 tonnani tashkil etadi. Bunday holda Oyga uchadigan raketaning tezligini oshirish masalasi kelib chiqadi. Bu tezlik 4,5 km/s bo’lishi kerak. Bunday tezlikni bera oladigan yoqilg’ini topish masalasi kelib chiqadi. Tezlikni orttirgan sari uning massasi ham ortib boradi. Shuning uchun Oyga uchirishning 2 – varianti taklif etilgan. Bu variantga asosan Oyda Yerga qaytish uchun zarur bo’lgan yoqilg’i inson hayoti uchun zarur bo’lgan oziq – ovqat Oyda bo’lishini ta’minlash masalasi hal qilinishi kerak. Bunda yaratilgan raketalar ikkiga bo’linib jo’natilishi taklif etiladi. Bunda uchadigan raketalar Oy sirtining ma’lum nuqtasiga joylashish talab etiladi, chunki bunday katta Yuklarni xarakatga keltirish va ulardan foydalanish masalasi Oy sirtida ancha murakkab masalani hal qiladi. Oyga uchishda 3 – variantda KA Yerga qaytish uchun uning atrofida sun’iy yo’ldosh sifatida qarab turuvchi zahira bo’lishini ta’minlash masalasi qo’yilgan. Bunda energiyani ishlatishi keskin kamayadi, ammo uning o’ziga xos qiyinchiliklari ham bor. Oyga borib qaytib keladigan KA Oyning sun’iy yo’ldoshi orbitasida o’ziga kerakli bo’lgan yoqilg’I inson hayoti uchun zarur bo’lgan kerakli sharoitlarni shu sun’iy yo’ldosh orqali ta’minlash mumkin. Bunda Oyga tushayotgan massa va Oydan uchayotgan massa ham kamayadi, bu esa yoqilg’ining kam sarf bo’lishiga sababchi bo’ladi. Shu usulda Oyga 6 ta ekspeditsiya jo’natilgan. Bu ekspeditsiyaning boshqarishda olib boruvchi kosmik raketa “Saturn” ning ularning “Appalon” bilan birgalikdagi uzunligi 111 m boshlang’ich massasi 2950 tonna. Birinchi bosqichning massasi 2280 tonna yoqilg’ining massasi 2149 tona unda 5 ta reaktiv dvigatel o’rnatilgan. Bu dvigatellarning ishlash davomiyligi 150s. Ikkinchi bosqichning massasi 485 tonna hosil qiladi. 444 tonna yoqilg’I asosan suYuq vodorod va kisloroddan iborat. Beshinchi dvigatel uning xarakatini davomiyligi 370 s. Uchinchi bosqich massasi 122 tonna yoqilg’I 10 va unda bitta reaktiv dvigatel ishlaydi. Uning harakatlanish davomiyligi Yer atrofidan kutish orbitasiga chiqishda 160 s va Oyga uchish trayektoriyasidagi harakati davomiyligi 320 s. Appalon 11 massasi 5561,5 kg uning 111 kg I yoqilg’ini tashkil qiladi. Inson yashaydigan kabinaning hajmi 6m³ ga teng. Xizmat qiluvchi qismining massasi 23264,3 kg, shundan 18,5 kgi yoqilgining massasi. Bu yoqilg’ining 50 % suvsiz dimetilgidrazin bilan to’rt oksidli azotdan iborat. Bu xizmat ko’rsatuvchi dvigatellar KA larni Oyga tushishida va harakatlanishida o’zining o’rniga ega. Ularning harakatlanishi 16 ta dvigatellar tizimidan iborat. Dvigatellar 50 marta yoqib uchirishga mo’ljallangan. Oyga tushadigan qismi ikkita kosmonavt uchun mo’ljallangan va Oy atrofidagi orbitaga chiqara oladi. Uning massasi 15075,1 kg. Shundan 10,5 tonnasi yoqilg’idan iborat. Unda 5 ta uzunligi 2,5 m bo’lgan oyoqlardan ibotar.