우리는 항상 우주로 유인 임무를 기대하지만, 오늘 우리는 왜 승무원을 지구로 귀환시키는 것이 여전히 큰 도전인지에 대해 이야기할 것입니다.
우주는 항상 사람들을 매료시켰고, 신비롭고 탐험되지 않은 어떤 것이었습니다. 먼 행성인 새벽은 우리에게 손짓으로 우리에게 연구, 실험 및 행성 간 비행을 장려합니다. 최근 우주 비행은 여전히 일등석으로 여행하지 않지만 기본 볼륨으로 마스터 된 것 같습니다. 달에 대한 아르테미스 1호 임무는 이미 비행할 예정이었으나 기상 조건으로 인해 발사가 2월 일로 연기되었습니다. 그리고 초조하게 발사를 기다리면서, 무인임무임에도 불구하고 귀환도 결정적인 순간이 될 것이라는 점을 이해해야 합니다.
우주 임무는 두 가지 클래스로 나눌 수 있습니다. 언젠가는 우주선이 지구로 귀환하는 임무는 대부분 유인 임무와 편도 티켓을 받는 임무다. 여기서 우리는 예를 들어 Elon Musk가 화성으로 가는 미래의 유인 임무를 언급할 수도 있습니다. 이 임무는 반드시 지구로 돌아오지는 않을 것입니다. 그러나 실제로 그러한 항공기도 어딘가에 착륙해야 합니다. 착륙 단계가 그러한 임무의 가장 어려운 부분이라는 것이 밝혀졌습니다. 오늘 우리는 그것을 알아 내려고 노력할 것입니다.
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승무원 및 장비 안전
인간이 처음으로 우주로 날아간 이후로 우리는 그의 건강과 비행의 전반적인 성공에 대해 걱정해 왔습니다. 유인 비행의 경우 어느 순간이 중요할 수 있습니다. 무인 임무라면 선원과 장비의 안전이 항상 최우선 과제였습니다. 그러한 임무의 엔지니어와 지도자는 물론 우주 비행사 또는 우주 비행사 자신도 그러한 비행의 모든 위험을 이해했습니다. 이 모든 임무, 특히 첫 번째 임무가 성공적이지는 않았지만 결론을 내리고 실수를 수정하고 앞으로 반복하지 않는 것이 중요했습니다.
예를 들어 Apollo 우주선의 첫 번째 임무에서 모든 것이 발사 전 테스트 단계에서 비극적으로 끝났습니다. 유명한 Apollo 13 임무에서 비행 중 사고가 발생하여 달 표면에 착륙하는 것이 불가능했습니다. 승무원을 구하고 이오지마 항공모함에서 7,5km 떨어진 곳까지 성공적으로 배를 끌어올 수 있어 다행이다. 결론이 났고, 다음 미션 우주선은 불과 5개월 만에 우주로 보내졌다. 가장 성공적인 아폴로 11호 임무조차도 우주 비행사가 달 표면에 착륙한 후 이륙하고 지구로 귀환하는 긴장된 순간으로 가득 차 있었습니다. 소련의 소유즈 우주선도 많은 사고를 겪었다. 불행히도 이것은 우주 산업의 표준이었고 현재도 마찬가지입니다.
예, 이들은 대부분 단일하고 예측할 수 없는 상황입니다. 그러나 지구로의 귀환과 관련된 모든 유인 우주 임무에는 항상 놀라운 순간이 있습니다. 화성에 무인 차량을 착륙시킬 때 발생하는 예측할 수 없는 문제를 알고 있을 것입니다. 하지만 유인 임무의 경우 인명이 위험에 처해 있습니다. 우리는 모두 2003년의 재앙을 기억합니다. 착륙하는 동안 셔틀 "콜롬비아"가 대기의 빽빽한 층에서 단순히 타버렸고 명의 승무원 전체가 비극적으로 사망했습니다.
아래는 우주 비행사를 지구에 착륙시키는 과정을 보여주는 영화 "Apollo-13"의 일부입니다. 물론 이 영화는 나름의 룰이 있는 영화라 반드시 현실을 정확히 반영하는 것은 아니지만 그렇다고 크게 다르지도 않다.
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우주에서 무사히 지구로 귀환하는 것이 왜 그런 문제인가?
중력이 여기에 도움이 될 것 같으므로 로켓의 속도를 늦추기 위해 고군분투할 필요가 없습니다. 그러나 그 속도는 시속 수만 킬로미터입니다. 이것은 장치가 지구 주위를 도는 궤도에 진입하거나(소위 최초의 우주 속도, 즉 7,9km/s) 지구를 넘어서는 데 필요한 속도입니다( 두 번째 우주 속도, 즉 11,2km/s)로 달까지 날아갔습니다. 그리고 이 고속이 문제입니다.
지구로 귀환하거나 다른 행성에 착륙할 때 핵심 포인트는 제동입니다. 이것은 이륙하는 동안 선박을 가속하는 것만큼이나 번거로운 일입니다. 결국 로켓은 이륙하기 전에 지구에 대해 상대적으로 움직이지 않았습니다. 그리고 그녀가 착륙 한 후에도 마찬가지입니다. 비행기와 마찬가지로 우리는 공항에서 탑승합니다. 비행 중에는 900km/h(중형 여객기의 순항 속도)에 도달하지만 착륙 후 다시 멈춘다.
이것은 곧 지구에 착륙하려는 로켓이 속도를 900으로 줄여야 한다는 것을 의미합니다. 간단해 보이지만 그렇지 않습니다. 지구에 대해 0km/h에서 28km/h로 감속해야 하는 비행기는 약 000km/h로 이동하는 로켓보다 훨씬 쉬운 작업을 수행합니다. 또한 로켓은 미친 속도로 날아갈 뿐만 아니라 거의 수직으로 대기의 조밀한 층에 진입합니다. 비행기와 같은 각도가 아니라 지구 궤도를 떠난 후 거의 수직으로.
항공기를 효과적으로 감속시킬 수 있는 유일한 것은 지구의 대기입니다. 그리고 그것은 외부 층에서도 상당히 조밀하고 하강 장치의 표면에 마찰을 일으켜 불리한 조건에서 과열 및 파괴로 이어질 수 있습니다. 따라서 우주선은 첫 번째 우주선보다 약간 느린 속도로 감속한 후 하강하기 시작하여 지구로 떨어집니다. 대기에서 적절한 비행 경로를 선택함으로써 허용값을 초과하지 않는 하중 발생을 보장할 수 있습니다. 그러나 하강하는 동안 선박의 벽은 매우 높은 온도로 가열될 수 있고 가열되어야 합니다. 따라서 외부 케이싱에 특수 열 보호 장치가 있는 경우에만 지구 대기로의 안전한 하강이 가능합니다.
지구보다 100배 이상 얇은 화성의 대기도 심각한 장애물이다. 이것은 붉은 행성의 표면으로 내려오는 모든 장치에서 느껴집니다. 종종 사고가 발생하거나 화성 대기에서 단순히 타 버립니다.
때때로 이러한 제동은 대기가 추가 제동 역할을 하여 차량이 행성의 목표 궤도에 진입하도록 돕는 임무에서 입증된 바와 같이 유용합니다. 그러나 이것들은 오히려 예외입니다.
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대기 제동은 효과적이지만 큰 단점이 있습니다.
예, 대기 제동은 매우 효과적이지만 효과적인 제동을 위해서는 필요하지만 큰 단점이 있습니다.
다른 행성에 대한 궤도 임무의 경우 이러한 감속은 완전하지 않으며 지구로의 귀환은 완전한 감속과 관련이 있습니다. 화성에 탐사선이 착륙할 때도 마찬가지다. 궤도에 진입하는 탐사선은 완전히 정지해서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 화성 표면으로 떨어질 것입니다.
지구 궤도를 돌거나 달에서 돌아오는 우주의 장치는 이륙할 때 주어진 엄청난 속도로 움직입니다. 따라서 예를 들어 국제 우주 정거장은 궤도를 수시로 조정하여 높이는데, 높을수록 궤도에 머무르는 데 필요한 속도가 낮아야 하기 때문입니다.
이러한 속도를 제공하려면 상응하는 에너지 소비가 필요하기 때문에 제동은 유사한 에너지 소비와 연관되어야 합니다. 따라서 대기권에 진입하기 전에 장치의 속도를 늦추거나 저속으로 비행하거나 지구에 천천히 떨어질 수 있다면 그렇게 많이 뜨거워지지 않고 승무원의 위험은 미미할 것입니다.
이것이 캐치가있는 곳입니다. 우주 비행에는 막대한 에너지 비용이 필요합니다. 로켓 탑재체의 질량은 로켓의 총 이륙 질량의 작은 부분입니다. 대부분의 경우 로켓 중앙에 연료가 있으며 대부분은 대기의 하층을 통과하는 첫 번째 단계에서 연소됩니다. 우주선의 장비나 승무원을 우주로 보내야 합니다. 착륙하는 동안 지구 궤도를 벗어나는 데에도 연료가 필요하며, 연료도 매우 많이 필요합니다. 따라서 제동 시 연료로 인해 선박에 화재가 발생할 위험이 있습니다. 대부분의 경우 착륙 중 고온에서 폭발하는 것은 연료 탱크입니다.
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이륙과 유사한 착륙, 반대 방향으로만
대기권 진입 전에 차량을 거의 완전히 감속하려면 임무 중에 차량의 질량이 크게 변하지 않는다는 가정 하에 이륙 시와 동일한 양의 연료를 사용해야 합니다. 그러나 배를 들어 올리는 데 필요한 연료와 배의 무게에 대한 후속 제동에 필요한 연료를 추가하면 몇 배나 증가하는 것으로 나타났습니다. 그리고 지구 대기의 억제에 의존하는 것이 여전히 필요하다는 것을 의미하는 것은 바로 이 슬픈 경제적 계산입니다.
예를 들어 SpaceX Falcon 9 로켓을 착륙시킬 때 연료가 사용되지만 여기에서는 로켓 자체가 매우 가벼워(대부분 연료 탱크만 지구로 귀환), 원거리 궤도에서의 귀환은 수행되지 않습니다.
엔지니어들은 지구에 착륙할 때 궤도에 진입할 때와 동일한 킬로그램당 연료 자원이 필요하다고 계산했습니다. 즉, 반대 방향으로만 이륙하는 것과 같습니다.
그리고 아마도 오랫동안 이와 같을 것입니다. 아르테미스 1호 임무 중뿐만 아니라 인간이 붉은 행성에 도착한 후에도. 이 장애물이 어느 정도 극복되면 마침내 우주 비행을 마스터했다고 말할 수 있을 것입니다. 누구나 이륙할 수 있지만 착륙에 문제가 있을 수 있기 때문입니다.
그러나 역사는 우리 과학자와 엔지니어가 복잡한 문제를 해결할 수 있었던 많은 예를 알고 있습니다. 우리는 곧 달이나 화성으로 가는 비행이 뉴욕에서 키예프로 가는 비행보다 더 어렵지 않기를 바랍니다. 쾌적하고 안전한 착륙.
우크라이나가 러시아 점령군과 싸우는 것을 돕고 싶다면 가장 좋은 방법은 다음을 통해 우크라이나 국군에 기부하는 것입니다. 세이브라이프 또는 공식 페이지를 통해 NBU.
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즉석 "트램폴린"에서 최종 제어 "낙하산"으로 대기에 제동을 걸고 활공합니다. 그리고 연료를 태울 필요가 없습니다. 생산되지 않은 잔여물일 수도 있습니다. 우리는 섀시를 바닥에 놓고 제어 시스템만 사용합니다.
인정받지 못하는 수학적 천재와 실용적인 이타주의자의 의견은 특히 흥미 롭습니다.