ساختمان فضاپيما
ساختمان فضاپيما

ساختمان فضاپيما عبارت است از يك اتاقك جعبه مانند سبك وزن كه از تركيب گرافيت (كربن طبيعي) با اندود پلاستيكي ساخته شده و بر روي يك هسته لانه زنبوري قرار گرفته.


اين ساختمان, محكم اما سبك است و پايگاه مناسبي براي ابزارهاي علمي محسوب مي شود. مثلاً ساختمان فضاپيما 700 كيلوگرم سبك تر از يك ساختمان آلومينيومي مشابه است. يك قاب سبك با بيش از 20000 سلول خورشيدي سيليكون 4600 واتي، هنگامي كه نور خورشيد وجود دارد توان مورد نياز فضاپيما را تأمين مي كند.

هنگامي كه نور خورشيد وجود دارد يك بخش از صف سلول هاي خورشيدي هميشه رو به خورشید حركت مي كند و يك باتري با 24 سلول نيكل-هيدروژن را شارژ مي كند تا در موقعي كه فضاپيما در فاز پشت به مدار است به فضاپيما و ابزارها نيروي لازم را بدهد.

سيستم ذخيره داده هاي فضاپيما مي تواند بيش از 100 گيگابايت داده علمي را روي صفحه ذخيره كند. سپس در هر دور گردش در مدار، همه داده هاي جمع آوري شده توسط فضاپيما از راه يك سيستم ارتباطاتي با باند ايكس به يك يا دو ايستگاه زميني در منطقه قطب ارسال می شود.

فضاپيما همچنين مي تواند علاوه بر عبور داده هاي علمي آنها را مستقيماً براي ايستگاه هاي زميني منتشر كند. ايستگاه هاي زميني همچنين براي فضاپيما و كار و عمليات ابزارهاي علمي آن، گنجايش بالايي با باند اس دارند.

همچنين زيرسيستم ارتباطاتي با باند اس مي تواند از ميان ماهواره هاي همراه TDROSS ناسا نيز با فضاپيما ارتباط برقرار كند تا به طور دوره اي فضاپيما را تعقيب كند، مدار و گردش فضاپيما را مو به مو محاسبه كند و فرمان هايي صادر كند تا فضاپيما را با مدار تطبيق دهد و آن را در حدود تعريف شده نگه دارد.

به طور دایم وضع و محل قرارگيري فضاپيما بررسي مي شود و وضع حركت آن با تكيه گاه چرخ تخليه كه با حركت مغناطيسي كنترل مي شود، تنظيم مي شود. واكنش با حوزه مغناطيسي زمين براي اين كارها ابزار لازم را فراهم مي كند.

 

خلاصه سيستم هاي انواع فضاپيماها

سيستم هاي مشترك در فضاپيماها عبارتند از:

تأمين كننده نيرو

ارتباطات

نيروي رانش/ كنترل محل قرار گرفتن

كنترل دما

تعيين مسير/ هدايت

ابزار علمي

 

باتري ها: باتري هايي مثل آنچه كه روي اسپوتنيك بود بعد از مدتي از كار مي افتند. باتري هاي قابل شارژ، براي موقعي كه فضاپيما از ميان سايه يك سياره عبور مي كند يا هنگام عمليات موقعي كه قاب هاي صفحات خورشيدي به سمت خورشيد نيستند، به عنوان پشتيبان سلول هاي خورشيدي مورد استفاده قرار مي گيرد.

سلول هاي خورشيدي: مثل ماشين حساب است. اين سلول ها براي بيشتر ماهواره ها و سفينه ها انتخاب مي شوند. چون كه فضا واقعاً پرنور است و آنها براي هميشه دوام مي آورند. سلول هاي خورشيدي شبيه به بال هاي بزرگي روي ماهواره هستند و مي توانند چند هزار وات نيرو بدهند. اينها براي سفينه هاي فضايي كه به اعماق فضا مي روند چندان مناسب نيستند. مثلاً براي استفاده در سفينه هايي كه به مشتری مي روند و خيلي از خورشيد دور مي شوند اصلاً خوب نيستند.

سلول هاي سوختي: اين سلول ها هيدروژن و اكسيژن مي سوزانند تا الكتريسيته توليد كنند. براي سفينه هايي مثل آپولو كه انسان در آنها است يا شاتل كه بايد اكسيژن ذخيره شده را به همه جا حمل كند مناسب است. اما براي سفينه هايي كه حامل بشر نيستند مناسب نيستند. چون مثل باتري ها بعد از مدتي از كار مي افتند.

ژنراتورهاي ترموالكتريك راديوايزوتوپ (RTGS): براي سفينه هايي كه در اعماق زياد فضا مي روند و بشر در آنها نيست به كار مي روند (يعني از خورشيد دور مي شوند). آنها براي فعاليت و كار و بهره برداري به خورشيد احتياج ندارند و سوخت هسته اي هم تا مدت هاي بسيار بسيار طولاني دوام مي آورد.

 

اگر يك ماهواره يا سفينه نتواند با آن چيزي كه كشف كرده ارتباط برقرار كند، ما فقط يك تكه سنگ را به کار گرفته ایم.

يك بشقاب بزرگ (آنتن با گيرندگي بالا) می تواند در مسير علايم راديويي قوي تري بدهد. مثل اين كه دستانتان را موقعي كه داد مي زنيد به دور دهانتان حلقه کنید.

يك آنتن هوايي كوتاه كه در بعضي جاها متصل مي شود (آنتن با گيرندگي كم) علائمي را در همه جهات مي فرستند. علائم خيلي قوي نيستند، اما آنتن هميشه كار مي كند حتي موقعي كه نسبت به زمین درجاي مناسب قرار ندارد.

فضاپيما از سيستم موشكي استفاده مي كند تا خودش حركت كند. شما اغلب مي توانيد دهانه هايي را براي فضاپيما تعبيه كنيد. اگر چه بعضي وقت ها (مثل روي شاتل) آنها ممكن است فقط سوراخ هايي در بدنه باشند.

نيروي رانش به موتورهاي موشك ربط دارد. براي تغيير مدار يا مسير پرتاب فضاپیما مورد استفاده قرار مي گيرد. معمولاً مي تواند به صورت دهانه هاي بزرگي تعبيه شود چنان كه فضاپيماي كاملي را حركت دهد.

كنترل مكان : يك سيستم با نيروي رانشي كه راهي را كه فضاپيما بايد در آن حركت كند را كنترل مي كند. معمولاً اينها دهانه ها يا نوزل هاي كوچك تري هستند يا انبوهي از دهانه ها هستند كه در مسيرهاي مختلف تعبيه شده اند. بعضي وقت ها 'چرخ هاي واكنشي' مورد استفاده قرار مي گيرند. چرخ هايي كه با يك موتور مي گردند. موقعي كه چرخ در يك مسير مي چرخد، فضاپيما چيزي ندارد تا آن را نگه دارد. بنابراين به طرف ديگري دور مي زند.

خنك كردن مثبت: همان طور كه دما روي طرفي از فضاپيما كه به سمت خورشيد است مي تواند به 250 درجه فارنهايت و بالاتر برسد روش هايي هم  مورد استفاده قرار مي گيرد تا به خنك كردن فضاپيما كمك كند.

1- غلتاندن آن: در اين روش طرف داغ از سمت خورشيد برگردانده مي شود تا خنك شود.

2- رنگ كردن آن با يك رنگ بازتاب دهنده گرما -سفيد يا طلايي- يا پوشاندن آن با يك پوشش يا سايه دار كردن آن.

3- تعبيه هواكش هايي براي كنترل مقدار گرما كه گرما از داخل فضاپيما تابش شود.

 

گرم كردن فعال: گرم كننده هاي الكتريكي يا بعضي وقت ها گرم كننده هاي با قدرت هسته اي مورد استفاده قرار مي گيرد. مخصوصاً براي سفينه هايي كه در عمق زياد فضا مي روند مثل وويجر و پيونير.

فضاپيماها رد ستاره ها را مي گيرند و از گيرنده هاي خورشيدي استفاده مي كنند تا ببينند موقعيتشان كجا است.

فضاپيما نقطه اي براي رجوع دارد تا گم نشود. فضاپيما بيشتر فقط به يك چيز (راه هاي يك طرفه اي به سمت اولين نقطه مرجع) احتياج دارد كه دقيقاًً بفهمد باید به كدام طرف رو كند. براي همين است كه هم يك رد ستاره و هم يك گيرنده خورشيدي مورد استفاده قرار مي گيرد.

نوع ابزارهاي علمي روي صفحه فضاپيما به نوع مأموريت علميش بستگي دارد.

ابزارهاي حسي مستقيم: براي اندازه گيري وضعيت آب و هوايي خود فضاپيما مورد استفاده قرار مي گيرد- موج ياب هاي ذره اي (براي يون ها و الكترون هاست)، موج ياب هاي گرد و غبار، مگنومترها (برای اندازه گيري حوزه هاي مغناطيسي سياره) هم نمونه هاي ابزارهاي حسي مستقيم هستند.

ابزارهاي حسي دور: ابزارهاي تصوير سازي عكس سياره ها را مي گيرند، ابزارهاي ستاره شناسي راديويي به امواج راديويي كه از سيارات و ستارگان مي آيند توجه مي كنند، فوتومترها و طیفومتر نور را تجزيه مي كنند تا آرايش شيميايي جو را تعيين كنند.

ابزارهاي حسي فعال: تصوير سازهاي راداري سطح سياراتي كه ابرهاي سنگيني دارند مثل سیاره تیر را به شكل تصوير در مي آورند. ارتفاع سنج هاي راداري ارتفاع زمين ها را اندازه گيري مي كنند و به ما اجازه مي دهند كه نقشه تیر (عطارد) و مریخ را رسم كنيم.

 

براي فضاپيمايي كه بشر را حمل مي كند مثل جميني (Gemini) (عکس اول)، آپولو (عکس دوم) و شاتل فضايي، سيستم هاي اضافي روي فضاپيما كار گذاشته مي شوند تا ستاره شناسان را زنده و سالم به خانه شان برگردانند!

 

زنده نگه داشتن

به انجام چه كارهايي نياز است تا فضانوردان زنده نگه داشته شوند؟ اين وظیفه به خصوص براي طراحي ايستگاه فضايي مهم است.

فضانوردان بايد تنفس كنند: كنترل جو شامل تأمين اكسيژن و خارج كردن دي اكسيد كربن هر دو به يك نسبت مهم است. همچنين فشار بايد حفظ شود: اگر دريچه باز شود، بهتر است همه لباس مناسب بپوشند. يا نياز است كه آنجا جلوي هوا سد شود.

كنترل دما و رطوبت: بشر در دماهايي كه الكترون ها و ماشين ها فعاليت مي كنند، زنده نمي ماند. اگر فضانوردان در فضاپيما باشند دما بايد خيلي سفت و سخت تر كنترل شود. شاتل و ايستگاه فضايي، آب سرد كن و رادياتورهايي براي كنترل دما دارند.

غذا و آب: غذا معمولاً همراه برده مي شود، تأمين آب به وسيله سلول هاي سوختي انجام مي شود، آنها فرايند واكنش اكسيژن و هيدروژن و توليد آب را انجام مي دهند. در يك مأموريت گسترده مثل اعزام به مريخ، نياز است كه آب در چرخه باشد و غذا در  طول راه درگلخانه رشد كند.

مديريت فضولات: يك شغل كثيف است ولي همه بايد آن را انجام دهند. نابودي يا در چرخه قرار دادن فضولات خاك، مايعات و مواد زايد گازي ضروری است.

حفاظت در مقابل انرژي تابشي: بدون جو فضانوردان در معرض كيهان و انرژي هاي تابشي خورشيد به ويژه فوران هاي خورشيد قرار مي گيرند. بعضي از محافظت ها نياز است تا اين تأثيرات را كاهش دهد.

 

ورود مجدد به جو زمين و بهبود فضاپيما

شامل دو بخش است:

حفاظت مقابل گرما: تا فضانوردان و ماشين را مقابل گرماي مفرط ناشي از ورود مجدد به جو زمين حفظ كند.

سيستم بهبودي (recovery):چتر نجات، مثل مدل موشك، يا در مورد شاتل استفاده از فشار هوا كه اجازه فرود ملايم را مي دهد.




0 0