Manned Space Missions: Bakit Problema Pa rin ang Pagbabalik sa Lupa?

Palagi naming inaabangan ang mga manned mission sa kalawakan, ngunit ngayon ay pag-uusapan natin kung bakit isang malaking hamon pa rin ang pagbabalik ng mga crew sa Earth.

Ang kalawakan ay palaging nakakaakit ng mga tao, ito ay isang bagay na mahiwaga, hindi ginalugad. Inaanyayahan tayo ng mga madaling araw, malalayong planeta, na magsaliksik, mag-eksperimento at mga paglipad sa pagitan ng mga planeta. Ito ay nagkakahalaga na sabihin na kamakailan lamang ang mga flight sa kalawakan, bagaman hindi pa rin kami naglalakbay sa unang klase, ay tila pinagkadalubhasaan sa isang pangunahing dami. Ang Artemis 1 na misyon sa buwan ay dapat na lumipad, ngunit dahil sa kondisyon ng panahon, ang paglulunsad ay ipinagpaliban hanggang Setyembre 2. At habang tayo ay sabik na naghihintay sa paglulunsad, dapat nating maunawaan na ang pagbabalik ay magiging isang kritikal na sandali, sa kabila ng katotohanan na ito ay isang unmanned mission.

Ang mga misyon sa kalawakan ay maaaring nahahati sa dalawang klase. Ang mga kung saan ang spacecraft ay babalik sa Earth balang araw ay karamihan sa mga misyon na pinapatakbo ng tao, at ang mga nakakakuha ng one-way na tiket. Dito maaari rin nating banggitin ang mga hinaharap na misyon ng tao, halimbawa, sa Mars ni Elon Musk, na hindi nangangahulugang babalik sa Earth. Ngunit sa katotohanan, ang naturang sasakyang panghimpapawid ay kailangan ding dumaong sa isang lugar. Lumalabas na ang landing phase ang pinakamahirap na bahagi ng naturang mga misyon. Ngayon ay susubukan naming malaman ito.

Basahin din:

• 100 Taon ng Quantum Physics: Mula sa Mga Teorya ng 1920s hanggang sa Mga Kompyuter
• 5 hinaharap na misyon sa kalawakan na pag-isipan

Kaligtasan ng crew at kagamitan

Mula nang unang lumipad ang tao sa kalawakan, nag-aalala kami tungkol sa kanyang kalusugan at sa pangkalahatang tagumpay ng paglipad. Sa kaso ng mga manned flight, anumang sandali ay maaaring maging kritikal. Ang kaligtasan ng mga tripulante at kagamitan sa board, kung ito ay isang unmanned mission, ay palaging isang priyoridad. Ang mga inhinyero at pinuno ng naturang mga misyon, pati na rin ang mga kosmonaut o astronaut mismo, ay naunawaan ang lahat ng mga panganib ng naturang mga flight. Hindi lahat ng mga misyon na ito ay matagumpay, lalo na ang mga una, ngunit mahalagang gumawa ng mga konklusyon, iwasto ang mga pagkakamali at huwag ulitin ang mga ito sa hinaharap.

Halimbawa, sa panahon ng unang misyon ng Apollo spacecraft, ang lahat ay natapos nang malungkot sa yugto ng mga pagsubok bago ang paglunsad. Sa sikat na misyon ng Apollo 13, isang aksidente ang naganap sa panahon ng paglipad, bilang isang resulta kung saan ang paglapag sa ibabaw ng buwan ay naging imposible. Mabuti na posible na mailigtas ang mga tripulante at matagumpay na dalhin ang barko 7,5 km ang layo mula sa Iwo Jima aircraft carrier. Ang mga konklusyon ay ginawa, at ang susunod na barko ng misyon ay ipinadala sa kalawakan makalipas lamang ang 5 buwan. Kahit na ang pinakamatagumpay na misyon ng Apollo 11 ay puno ng tensyon sa panahon ng paglapag ng mga astronaut sa ibabaw ng Buwan at ang kasunod na paglipad at pagbabalik sa Earth. Ang Soviet Soyuz spacecraft ay dumanas din ng maraming aksidente. Ito, sa kasamaang-palad, ay naging karaniwan sa industriya ng kalawakan.

Oo, ang mga ito ay halos walang asawa, hindi mahuhulaan na mga sitwasyon. Gayunpaman, sa anumang manned space mission na kinasasangkutan ng pagbabalik sa Earth, mayroong isang sandali na palaging napakaganda. Malamang na alam mo ang hindi mahuhulaan na mga problema na lumitaw kapag naglapag ng mga hindi pinunong sasakyan sa Mars, ngunit sa kaso ng mga misyon ng tao, buhay ng tao ang nakataya. Naaalala nating lahat ang sakuna noong 2003 - sa panahon ng landing, ang shuttle na "Columbia" ay nasunog lamang sa siksik na mga layer ng atmospera, ang buong tripulante ng pitong tao ay namatay sa tragically.

Nasa ibaba ang isang fragment mula sa pelikulang "Apollo-13", na nagpapakita ng proseso ng pag-landing ng mga astronaut sa Earth. Siyempre, ito ay isang pelikula na may sariling mga patakaran, hindi ito kinakailangang tumpak na sumasalamin sa katotohanan, ngunit hindi rin ito naiiba dito.

Basahin din: James Webb Space Telescope: 10 target na obserbahan

Bakit isang problema ang pagbabalik nang ligtas sa Earth mula sa kalawakan?

Tila ang gravity ay dapat tumulong dito, kaya hindi na kailangang magpumiglas upang pabagalin ang rocket. Ngunit ang bilis nito ay sampu-sampung libong kilometro bawat oras - ito ang bilis na kinakailangan para sa device na pumunta sa orbit sa paligid ng Earth (ang tinatawag na unang cosmic speed, i.e. 7,9 km/s), o kahit na lumampas dito ( ang pangalawang bilis ng kosmiko , ibig sabihin, 11,2 km/s) at lumipad, halimbawa, sa Buwan. At ang mataas na bilis na ito ang problema.

Ang pangunahing punto kapag bumabalik sa Earth o kapag lumapag sa ibang planeta ay pagpepreno. Ito ay kasing problema ng pagpapabilis ng barko habang lumilipad. Pagkatapos ng lahat, ang rocket ay hindi gumagalaw na may kaugnayan sa Earth bago ang pag-alis. At hindi rin ito mangyayari pagkatapos niyang mapunta. Gaya ng eroplanong sinasakyan namin sa airport. Bagama't umabot ito sa bilis na 900 km/h (ang bilis ng cruising ng isang medium-sized na pampasaherong eroplano) sa paglipad, ito ay humihinto muli pagkatapos lumapag.

Nangangahulugan ito na ang isang rocket na malapit nang lumapag sa Earth ay dapat bawasan ang bilis nito sa zero. Parang simple lang, pero hindi. Ang isang eroplano na kailangang bumagal mula 900 km/h hanggang 0 km/h na may kaugnayan sa Earth ay may mas madaling gawain kaysa sa isang rocket na bumibiyahe sa halos 28 km/h. Bilang karagdagan, ang rocket ay hindi lamang lumilipad sa isang mabaliw na bilis, ngunit pumapasok din sa mga siksik na layer ng kapaligiran halos patayo. Hindi sa isang anggulo tulad ng isang eroplano, ngunit halos patayo pagkatapos umalis sa orbit ng Earth.

Ang tanging bagay na epektibong makapagpapabagal sa isang sasakyang panghimpapawid ay ang kapaligiran ng Earth. At ito ay medyo siksik, kahit na sa mga panlabas na layer, at nagiging sanhi ng alitan sa ibabaw ng pababang aparato, na sa ilalim ng hindi kanais-nais na mga kondisyon ay maaaring humantong sa sobrang pag-init at pagkasira nito. Kaya, pagkatapos na humina ang sasakyang pangalangaang sa bilis na bahagyang mas mababa kaysa sa unang sasakyang pangalangaang, nagsisimula itong bumaba, na bumabagsak sa Earth. Sa pamamagitan ng pagpili ng naaangkop na landas ng paglipad sa kapaligiran, posible na matiyak ang paglitaw ng mga pag-load na hindi lalampas sa pinahihintulutang halaga. Gayunpaman, sa panahon ng pagbaba, ang mga pader ng barko ay maaari at dapat uminit sa napakataas na temperatura. Samakatuwid, ang isang ligtas na pagbaba sa kapaligiran ng Earth ay posible lamang kung mayroong isang espesyal na thermal protection device sa panlabas na pambalot.

Kahit na ang kapaligiran ng Martian, na higit sa 100 beses na mas manipis kaysa sa Earth, ay isang malubhang balakid. Nararamdaman ito ng lahat ng device na bumababa sa ibabaw ng Red Planet. Kadalasan ay nangyayari ang mga aksidente sa kanila, o nasusunog lamang sila sa kapaligiran ng Mars.

Minsan ang ganitong pagpepreno ay kapaki-pakinabang, bilang ebedensya ng mga misyon kung saan ang kapaligiran ay nagsilbing karagdagang preno, na tumutulong sa mga sasakyan na makapasok sa target na orbit ng planeta. Ngunit ang mga ito sa halip ay mga pagbubukod.

Kawili-wili din:

• Bakit kumikislap ang mga bituin?
• Bakit ang spacecraft ay nilagyan ng mga processor ng ika-20 siglo

Ang atmospheric braking ay epektibo, ngunit ito ay may malaking kawalan

Oo, ang atmospheric braking ay medyo epektibo, ngunit mayroon itong malaking kawalan, kahit na kinakailangan para sa epektibong pagpepreno.

Ang nasabing pagbabawas ng bilis sa kaso ng mga orbital na misyon sa ibang mga planeta ay hindi kumpleto, at ang pagbabalik sa Earth ay nauugnay sa kumpletong pagbabawas ng bilis. Ang parehong naaangkop sa landing ng rover sa Mars. Ang isang probe na papasok sa orbit nito ay hindi dapat ganap na huminto, kung hindi ay mahuhulog ito sa ibabaw ng Pulang Planeta.

Ang mga device sa kalawakan, umiikot sa Earth o bumabalik mula sa Buwan, ay gumagalaw sa napakalaking bilis na ibinigay sa kanila sa oras ng pag-alis. Samakatuwid, halimbawa, inaayos ng International Space Station ang orbit paminsan-minsan, pinapataas ito, dahil mas mataas ito, mas mababa ang bilis na kinakailangan upang manatili sa orbit.

Dahil ang pagbibigay ng mga bilis na ito ay nangangailangan ng katumbas na paggasta ng enerhiya, ang pagpepreno ay dapat na nauugnay sa isang katulad na paggasta ng enerhiya. Samakatuwid, kung posible na pabagalin ang aparato bago pumasok sa atmospera, lumipad sa mababang bilis o kahit na dahan-dahang mahulog sa Earth, hindi ito mag-iinit nang labis at ang panganib sa mga tripulante ay hindi gaanong mahalaga.

Dito nakasalalay ang huli. Ang mga paglipad sa kalawakan ay nangangailangan ng malaking gastos sa enerhiya. Ang masa ng payload ng rocket ay isang maliit na bahagi ng kabuuang take-off mass ng rocket. Para sa karamihan, mayroong gasolina sa gitna ng rocket, karamihan sa mga ito ay sinusunog sa unang yugto ng pagpasa sa mas mababang mga layer ng atmospera. Kinakailangang ipadala ang kagamitan o ang mga tripulante ng barko sa kalawakan. Kailangan din ang gasolina para lumabas sa orbit ng Earth sa panahon ng landing, at isang napakalaking halaga nito. Samakatuwid, kapag nagpepreno, may panganib na ang gasolina ay magiging sanhi ng sunog sa barko. Sa karamihan ng mga kaso, ito ay ang mga tangke ng gasolina na sumasabog mula sa mataas na temperatura sa panahon ng landing.

Kawili-wili din:

• 10 kakaibang bagay na natutunan namin tungkol sa mga black hole noong 2021
• Terraforming Mars: Maaari bang maging bagong Earth ang Red Planet?

Landing, katulad ng take-off, sa reverse direction lang

Upang halos ganap na i-decelerate ang sasakyan bago pumasok sa atmospera, kakailanganing gumamit ng parehong dami ng gasolina tulad ng sa pag-alis, sa pag-aakalang ang masa ng sasakyan ay hindi nagbabago nang malaki sa panahon ng misyon. Gayunpaman, kapag idinagdag namin ang gasolina na kailangan upang maiangat ang barko at para sa kasunod na pagpepreno sa bigat ng barko, lumalabas na ito ay dumarami nang maraming beses. At tiyak na ang malungkot na pagkalkula ng ekonomiya na ito ay nangangahulugan na kailangan pa ring umasa sa pagsugpo sa kapaligiran ng Earth.

Halimbawa, kapag nag-landing ng SpaceX Falcon 9 rockets, ginagamit ang gasolina, ngunit dito ang rocket mismo ay napakagaan (karamihan ay ang tangke ng gasolina lamang ang bumalik sa Earth), at ang pagbabalik mula sa isang malayong orbit ay hindi isinasagawa.

Kinakalkula ng mga inhinyero na ang pag-landing sa Earth ay nangangailangan ng parehong mapagkukunan ng gasolina bawat kilo sa pag-alis sa orbit. Iyon ay, ito ay halos tulad ng isang pag-alis, lamang sa tapat na direksyon.

At, malamang, magiging ganito ito sa mahabang panahon. Hindi lamang sa panahon ng mga misyon ng Artemis 1, kundi pati na rin pagkatapos maabot ng isang tao ang Red Planet. Kapag sa ilang mga lawak ay malalampasan ang balakid na ito, posible na sabihin na sa wakas ay nakabisado na natin ang mga flight sa kalawakan. Dahil lahat ay maaaring lumipad, ngunit maaaring may mga problema sa landing.

Ngunit alam ng kasaysayan ang maraming halimbawa kung kailan nagawa ng ating mga siyentipiko at inhinyero na lutasin ang mga kumplikadong problema. Umaasa kami na sa lalong madaling panahon ang isang paglipad sa Buwan o Mars ay hindi na magiging mas mahirap kaysa sa isang paglipad mula New York patungong Kyiv. Sa isang kaaya-aya at ligtas na landing.

Kung nais mong tulungan ang Ukraine na labanan ang mga mananakop na Ruso, ang pinakamahusay na paraan upang gawin ito ay mag-abuloy sa Armed Forces of Ukraine sa pamamagitan ng Savelife o sa pamamagitan ng opisyal na pahina NBU.

Basahin din:

• Pagmamasid sa Pulang Planeta: Isang Kasaysayan ng mga Martian Illusions
• Teleportasyon mula sa siyentipikong pananaw at sa hinaharap nito