la "pasiva" komunika satelitoEĥo 2 havas 41 metrojn da diametro.
La motivoj por komenci kosmoveturadon meze de la20-a jarcento estis pluraj, ekde politika prestiĝo (en- kaj eksterlanda) al demonstrado de teknika supereco (inter ŝtatoj). Oni eĉ esperis mini valorajnmineralojn surLuno aŭasteroidoj. En la21-a jarcento la motivoj iom ŝanĝiĝis kaj estas ekzemple jenaj:
Provizado de komunikadaj kanaloj telefonaj, televidaj ktp. pere dekomunikaj satelitoj
La unua teoria propono de kosmoflugo uzantaraketojn publikigis la skota astronomo kaj matematikisto William Leitch, en eseo de1861 nome "A Journey Through Space" (Vojaĝo trakosma).[1] Plej bone konata estas la verko deKonstantin Ciolkovskij (1857–1935), kiu jam en la 19-a jarcento matematike esploris la fizikan bazon de kosmoflugado kaj formulis laraketan ekvacion, kiu priskribas unu-ŝtupan raketon kun konstanta eligo de brulaĵo. Lia laboro "Исследование мировых пространств реактивными приборами" (Esplorado de la kosma spaco pere de reakciaj aparatoj), publikigita en 1903 trovis nur moderan intereson.Hermann Oberth (1894–1989) sendepende retrovis la ekvacion kaj konceptisplurŝtupan raketon, kiu pli efike uzas la energion de la brulaĵo.
Praktikuloj kiajRobert Goddard kajMax Valier en la1920-aj jaroj eksperimentis per raketoj kun likva brulaĵo. Kosmoflugado iĝis inĝeniera eblo pere de la publikigo fare de Robert H. Goddard en 1919 de sia artikoloA Method of Reaching Extreme Altitudes (Metodo atingi ekstremajn altitudojn). Lia aplikado de laajuto de de Laval al likv-energiaj raketoj plibonigis sufiĉan efikecon por ke interplaneta veturado ebliĝu. Li montris en la laboratorio ankaŭ ke la raketoj funkcias ankaŭ en lavakuo de la kosmo; [specife] tamen, lian laboron oni ne atentis serioze fare de la publiko. Lia klopodoj por sekurigi armean kontrakton por raket-pelita armilo en laUnua Mondmilito estis malsukcesigita pro la batalĉeso de la 11a de Novembro 1918 kun Germanio. Laborante pere de privata financa subtenado, li estis la unua kiu lanĉis likv-energian raketon en1926. La artikoloj de Goddard estis tre influaj internacie en sia fako.
En Germanio oni komencis studi la raketan teknikon en la1930-aj jaroj por eviti la malpermeson de latraktato de Versajlo pri konstruado de potencaj pafilegoj. Dum laDua mondmilitoNazia Germanio lanĉis la unuajnA4/V2-raketojn por atakiLondonon kaj aliajn urbojn, sed la efiko estis malgranda. Dum testa flugado en Junio1944 unu tia raketo atingis kosmon je altitudo de 189 kilometroj (102 navigaj mejloj), iĝante la unua objekto en la homara historio kiu faris tion.[2]
Tamen Usono kaj Sovetio ekkonis la eblan utilon de rakete portatajatombomboj kaj utiligis ne nur la dokumentojn, sed ankaŭ la spertulojn de konkerita Germanio por apliki kosmoflugadon al militaj celoj. Fine de la Dua Mondmilito, plejmulto el la teamo de la raketoj V-2 inkludante la ĉefanWernher von Braun kapitulacis al Usono, kaj estis translokigitaj por labori por usonaj misiloj en tio kio iĝis laArmy Ballistic Missile Agency (Armea Pafmisila Agentejo), kiu produktismisilojn kiel Juno I kaj Atlas.
Komence la militteknika signifo de kosmoflugado estis pli propaganda kaj prestiĝa ol reala, ĉar la kostoj estis tro altaj por grandskala apliko. LaSputnik-ŝoko de 1957 konvinkis Usonon, ke necesas energie esplori pri kosmoflugado. La perfektigo de interkontinentaj raketoj portantaj atombombojn iĝis unu el la ĉefaj faktoroj de lamalvarma milito.
En tiu epoko ankaŭSovetunio regata deJosif Stalin estis disvolvigantainterkontinentajn pafmisilojn kiuj povis kunportiatomarmilojn kiel kontraŭatako al la bomboplanoj de Usono.Sergej Korolov, influita de la verkaro de Ciolkovskij iĝis la ĉefdesegnanto de raketoj; derivitojn de liaj misiloj R-7 Semjorka oni uzis por lanĉi la unuan artefaritan sateliton el la Tero en la mndo, nomeSputnik 1, la 4-an de Oktobro, 1957, kaj poste la unuan homon alorbito de laTero, nomeJurij Gagarin per laVostok 1, la 12an de Aprilo, 1961.[3]
La unua usona satelito estisExplorer 1, lanĉita la 1an de Februaro, 1958, kaj la unua usonano en orbito estisJohn Glenn per laFriendship 7 la 20an de Februaro, 1962. Kiel direktoro de laMarshall Space Flight Center, Von Braun superrigardis la disvolvigon de la pli grandan klason de raketoj nomitajSaturn, kiu ebligis, ke Usono sendu la unuajn du homojn, nomeNeil Armstrong kajBuzz Aldrin, al laLuno kaj reen per laApollo 11 en Julio 1969. Samtempe, Sovetunio sekrete klopodis sed malsukcesis disvolvi la raketonN1, kiu supozeble ebligus ilin kapablon surterigi homojn sur la Lunon.
Ekde tiam kosmoflugo estis amplekse uzata por sendi satelitojn en orbiton ĉirkaŭ la Teron por ampleksa gamo de celoj, por sendi senhomajn kosmoŝipojn esplorantan la kosmon trans la Luno kaj por havi kontinuan homan ĉeestadon en la kosmo per serio dekosmostacioj, el laProgramoSalut ĝis laInternacia Kosmostacio. Kiam en 1975 okazis la Apolo-Sojuza eksperimento, usona Apolo-ŝipo kaj sovetia Sojuz-ŝipo kupliĝis enkosme por demonstri kunlaboradon inter la du regnoj. La kunlaborado vere daŭriĝis nur post1990, kiam unue usonajkosmopramoj flugis al kosmostacioMir kaj poste rusaj Sojuz-ŝipoj provizis laInternacian Kosmostacion.
Jam dum la malvarma milito ekzistis privataj, komercaj tersatelitoj, tamen lanĉitaj per registaraj raketoj. La unua komplete privata projekto estisSpaceShipOne, kiu la21-an de junio2004 transiris la formalan kosman limon de 100-km-a alto, sed ne atingis orbiton. La28-an de septembro2008 la kompanioSpaceX sukcese lanĉis raketon, kiu enorbitigis sateliton.
3-a de oktobro1942: Unua sukcesa startigo deA4-raketo (nomata ankaŭ V-2). Ĝi tamen ne povis atingi la minimumanorbitan rapidon (aŭ "unuan kosman rapidon"), necesan por ekorbiti. (Germanio)
11-a kaj12-a de aŭgusto1962: La du kosmoŝipoj Vostok 3 kaj Vostok 4 kune troviĝas kosme kaj navigacias por interproksimiĝi al distanco de 5 km (Sovetio).
La ekflugo deApollo 11, raketo de tipo Saturn-5 kaj la unua kosmoŝipo kiu surteriĝis sur la lunon.
Raketoj estas la nuraj rimedoj nuntempe kapablaj atingi orbiton aŭ eĉ transen. Aliaj senraketaj kosmolanĉaj teknologioj estas konstruotaj, aŭ restas for de orbitatingaj rapidoj.Raketlanĉo por kosmoflugo kutime startas elkosmodromo, kiu povas esti ekipita per lanĉokompleksoj kaj lanĉoplatformoj (lanĉejoj) por vertikalaj raketlanĉoj kaj vojoj por el- kaj sur-terigoj de portaviadiloj kaj flugilhavaj kosmoŝipoj. Kosmodromoj estas tre for el homaj loĝlokoj pro la enorma bruo kaj sekurectialoj.ICBM-oj havas variajn specialajn lanĉinstalaĵojn.
Lanĉo estas ofte limigita al precizajlanĉfenestroj. Tiuj fenestroj dependas de la pozicio de ĉielaj korpoj kaj orbitoj relativaj al la lanĉejo. La plej granda influo estas ofte larotacio de la Tero mem. Post la lanĉo, orbitoj estas normale ene de relative konstantaj ebenaĵoj je angulo fiksita al la akso de la Tero, kaj la Tero mem rotacias ene de tiu orbito.
Lanĉoplatformoj (lanĉejo) estas fiksa strukturo dezajnita por elsendi aviadilajn vehiklojn. Ĝi ĝenerale konsistas el lanĉoturo kaj flamotranĉeo. Ĝi estas ĉirkaŭita de ekipaĵaro uzata por starigi, energiliveradi, kaj bontenadi lanĉotajn vehiklojn. Antaŭ la lanĉo, la raketo povas pezi multajn centojn da tunoj. LaKosmopramoColumbia, per STS-1, pezis 2 030 tunojn dum la elteriĝo.
La plej ofte uzata difino deekstera spaco estas ĉio trans laLinio de Kármán, kiu estas 100 km super la surfaco de la Tero. Usono foje difinas la eksteran spacon kiel ĉio trans 50 mejloj (80 km) de altitudo.
Raketmotoroj estas la nuraj nuntempaj praktikaj rimedoj kosmatingi. Konvenciaj aviadilaj motoroj ne povas kosmatingi pro la manko de oksigeno. Raketmotoroj elpelaspelaĵojn por havigi antaŭenirigan puŝ-forton kiu generas sufiĉan "delta-v" (ŝanĝo en rapideco) por atingi orbiton.
Por homportaj lanĉosistemoj kutime oni aldonas lanĉeskapajn sistemojn por ebligi al konmonaŭtojn eskapi okaze de krizo.
Oni proponis diversajn rimedojn por kosmatingo aliajn disde la raketmotoroj. Ideoj kiel lakosmolifto, kaj la momanta kosmoligo, same kiel la "rotovatoroj" aŭ la ĉielhokoj, postulas novajn materialojn multe pli fortajn ol ajna nune konata materialo. Elektromagnetaj lanĉiloj kiel "lanĉobukloj" povus esti funkcieblaj pere de nuntempa teknologio. Aliaj ideoj estas raket-helpitaj aviadil/kosmaviadiloj kiel laReaction Engines Skylon (reakcimotoroj Skylon, nuntempe en ankoraŭ frua stato de disvolvigo), kosmooŝipoj pelitaj per "scramjet" (supersona statoreaktoro) kaj kosmooŝipoj pelitaj per raket-bazita kombinita ciklo. Oni proponis ankaŭ paflanĉado por kargo.
Lanĉita en 1959,Luna 1 estis la unua konata artefarita objekto kiu atingis elirigan rapidon el la Tero(kopio en la bildo).[4]
Atingi fermitan orbiton ne estas esenca al lunaj kaj interplanetaj vojaĝoj. Fruaj sovetuniaj kosmovehikloj sukcese atingis tre altajn altitudojn ne atingante orbitojn.NASA konsideris lanĉi misiojn de la programoApollo rekte al lunaj vojoj, sed finfine ĝi adoptis la strategion unue eniri en provizora parkejan orbiton kaj poste fari aparte trairi kelkajn orbitojn poste al lunaj vojoj.[5]
La alproksimiĝo al parkeja orbito ege simpligis la planadon de la misioj Apollo en kelkaj gravaj vojoj. Ĝi funkciis kiel "tempobremsilo" kaj esence plilarĝigis la disponeblajnlanĉfenestrojn. La parkeja orbito havigis al la kosmoŝipanoj kaj kontrolistoj kelkajn horojn por akurate kontroli la kosmoŝipon post la lanĉostresoj antaŭ engaĝiĝi por longa vojaĝo al la Luno.[5]
La misioj de la projekto Apollo minimumigis la malprofiton de la parkeja orbito retenante sian altitudon tiom malalte kiom eblis. Por ekzemplo,Apollo 15 uzis malkutime malaltan parkorbiton de 92.5 nmi × 91.5 nmi (171.3 km × 169.5 km), kiu ne estas eltenebla por tre longe pro la frotado kun laTera atmosfero, sed la kosmoŝipanaro pasigis nur tri horojn antaŭ restartigi la trian staton de la S-IVB por atingi lun-ligitan vojon.[6]
Robotaj misioj postulas nek misi-nuligan kapablon nek radiad-minimumigon, kaj ĉar nuntempaj lanĉuloj rutine trafas "momentajn" lanĉofenestrojn, kosmoflugaj klopodoj al la Luno kaj al aliaj planedoj ĝenerale uzas rektan injekcion por maksimumigi la plenumadon. Kvankam kelkaj el tiuj klopodoj povus kosti iom dum la lanĉosekvenco, ili ne kompletigas unu aŭ pliajn plenajn parkorbitojn antaŭ la startigo de injekcioj kiuj portu ilin al la Tero por eliri el la ekstera vojo.
La rapideco eliriga el ĉiela korpo malpliiĝas laŭ la altitudi super tiu korpo. Tamen, estas pli energi-efika por kosmoŝipo startigi sian energion tiom proksime al la grundo kiom eblos; vidu la efikon deOberth kaj referencon.[7] Tiu estas alia maniero klarigi la plenuman malprofiton asocian kun la establado de sekuraperigeo de parkeja orbito.
Astrodinamiko estas la studo de kosmoflugaj vojaroj, aparte ĉar ili rilatas al efikoj degravito kaj de elpelo. Astrodinamiko ebligas kosmoŝipon alveni al sia celo akurate ne uzante troan kvanton de elpelila materialo. Eble oni povas bezoni orbitmanovran sistemon por reteni aŭ ŝanĝi orbitojn.
Neraketaj orbitelpelaj metodoj estas efikoj de sunveloj, magnetaj veloj, plasmo-bobelaj magnetaj sistemoj, kaj uzado de gravitaj katapultoj.
La termino "transigo de energio" signifas la totalan kvanton deenergio transigita de raket-etapo al ĝia kargo. Tio povas esti la energio transigita de unua etapo delanĉo-veturilo al supra etapo plus la kargo, aŭ de supra etapo aŭ de apogea motoro de kosmoŝipo alkosmoveturilo.[8][9]
Por atingikosmostacion, kosmoŝipo devas alveni al la samaorbito kaj alproksimiĝi je tre proksima distanco (ekz. ene de vida kontakto). Tion oni faras pere de aro de orbitaj manovroj nomitaj "kosma rendevuo" aŭ "kosma renkontiĝo", depende ĉu ĝi okazos aŭ jam realiĝis.
Post la renkontiĝo kun la kosmostacio, la kosmoveturilo albordiĝas aŭ alligiĝas kun la stacio. Albordiĝo referencas al kunigo de du apartaj neflugantaj kosmovehikloj,[10][11][12][13] dum alligiĝo referencas al kunig-operacioj laŭ kiuj neaktivan vehiklon oni metas sur la kuniginterfaco de alia kosmovehiklo uzanterobotan brakon.[10][12][13]
Vehikloj en orbito havas grandajn kvantojn dekineta energio. Tiun energion oni devas forŝuti se la vehiklo devas surteriĝi sekure ne vaporiĝinte en la atmosfero. Normale tiu procezo postulas specialajn metodojn por protektiĝis kontraŭ aerodinamika varmigo. La teorio kiu subtenas la revenon de kosmoŝipoj estis disvolvigita de Harry Julian Allen. Baze sur tiu teorio, revenantaj vehikloj havas seneĝajn formojn kontraŭ la atmosfero je sia reveno. Seneĝaj formoj signifas, ke nur malpli ol 1% de la kineta energio rezultas en varmigo kiu atingas la vehiklon, dum la cetero varmigas for en la atmosfero.
Lakajutoj de la projektoj Merkuro,Gemini, kajApollo surmariĝis en oceanon. Tiuj kajutoj estis dezajnitaj por surteriĝi je relative malaltaj rapidoj kun la helpo deparaŝutoj. Sovet/rusaj kajutoj por la kosmoŝipojSojuz uzis grandajn paraŝutojn kaj bremsoraketojn por surteriĝi. Kosmaviadiloj kiel laSpace Shuttle surteriĝas kielglisilo.
Post sukcesa surteriĝo oni povas rekuperi la kosmoŝipon, ĝiajn okupantojn, kaj ĝian kargon. En kelkaj okazoj, la rekupero okazis antaŭ surteriĝo: dum kosmoŝipo estas ankoraŭ descendante sub sia paraŝuto, oni povas elkhoki pere de speciala dezajnita aviadilo. Oni uzis tiun mezaeran rekuperan teknikon ekzemple por repreni la filmujojn de la spionaj satelitoj Corona.
Oni distingas diversajn tipojn de kosmoflugado depende de la celo (komerca, esplora, milita), ŝipanaro (homa, senhoma), distanco (parabola, orbita, interplaneda, interstela).
La teknikaj defioj de kosmoflugado estas grandaj kaj postulas enormajn elspezojn. Ili estas precipe:
la alta energikonsumo por lanĉi kosmoveturilon. Por atingi teran orbiton necesas rapido de ĉ. 8 km/s. Raketo povas doni tian rapidon nur al eta parto de sia lanĉa pezo, tial ĝi devas dumfluge forĵeti partojn, kies brulaĵo finiĝis. Ekzistis provoj reutiligi tiajn partojn, ekzemple rekondukante ilin perparaŝutoj, sed ĉiuokaze la brulaĵo de kosmofluga lanĉo estas perdita. Por flugo, kiu forlasas teran orbiton por atingi aliajn planedojn, eĉ necesas la "eskapa" rapido de ĉ. 11 km/s.
Por limigi la bezonon je lanĉa energio necesas forta akcelo por mallongigi la lanĉan tempon. Tiu forta akcelo streĉas ne nur la materialon de la veturiloj, sed precipe eventualajn ŝipanojn.
Kontraŭvarma ŝildoKosmopramo kun bremsa paraŝuto
la neceso bremsi la flugrapidon je reveno al Tero. La energio donita dum lanĉado devas esti konsumita antaŭ la surgrundiĝo, por ke ĝi ne detruu la veturilon. Eblus nuligi ĝin per rakt-motoroj direktitaj antaŭen, sed ili konsumus plian brulaĵon, kiun same necesus akceli dum lanĉado. Tial ĉe surteriĝo oni aplikas precipe du teknikojn:
La veturilo eniras la atmosferon je akuta angulo, tiel ke ĝi longe restas en ĝiaj supraj tavoloj, maldensa, kiuj iom post iom reduktas la rapidon per froto. Tiu frota energio varmigas la veturilon, kiu bezonaskontraŭvarman ŝildon, kiu parte konsumiĝas.
Enirinte la iom densajn atmosferajn tavolojn la veturilo malfermasparaŝuton, kiu plu reduktas la rapidon. La restanta rapido amortiziĝas per la frapo sur la grundon aŭ per eniĝo enmaron.
la neekzisto de aero spirebla por pasaĝeroj; ĝi necesigas por homaj flugoj hermetike fermitajn ŝipojn kun provizo deoksigeno. Ekzistas kemiaj teknikoj, kiuj forigas la elspiritankarbonan dioksidon.
la neekzisto de pezo en lalibera falo post fino de la lanĉa akcelo. Ĝi ne estas tre ĝena por aŭtomataj, senhomaj veturiloj, sed havas negativan efikon al la sano de ŝipanoj. Longa senpezeco ekzemple povas malfortigi laostojn. Tial necesas, ke la ŝipanoj regule farugimnastikon.
lakosma radiado, kiu malutilas precipe ŝipanojn. Ekster la tera magnetkampo ĝi estas multa pli forta sur la tero kaj povas kaŭzi malsanojn, ekzemplekanceron. Aparte danĝeraj estas lazonoj de Van Allen ĉirkaŭ la Tero, kie kolektiĝas alt-energiajpartikloj.
Bildo de la verko deJules Verne nome "De Tero al Luno"(De la Terre à la Lune).
Kosmoflugoj estas ŝatata temo desciencfikcio (SF); ekzemplo estas la SF-serioj priPerry Rhodan kaj priStar Trek. Eble la unuaj SF-verkoj pri kosmoflugo estis "De Tero al Luno"(De la Terre à la Lune) deJules Verne kaj ĝia daŭrigo "Ĉirkaŭ la Luno"(Autour de la Lune). Kvankam kelkaj teknikaj detaloj estas nerealismaj, la noveloj ĝuste prezentas bazajn faktojn, ekzemple la proksimuman daŭron de la vojaĝo.
Iuj kosmoflugaj SF-rakontoj estas nur enkosmaj aventuroj, kiuj egale povus okazi surtere; al tiuj eble kalkuliĝu la serio pri laRustimuna Ŝtalrato. Aliaj fokusiĝas al specialaĵoj de kosmoflugo, ekzemplesengraviteco aŭ senaereco, aŭ profitas de la temo "izoliteco dum kosmoflugo", analoga al tiu de iamaj transoceanaj ŝipvojaĝoj.
Multaj SF-rakontoj supozas iun teknikon, kiu permesas vojaĝadon intersteloj aŭ eĉ intergalaksioj kaj evitas la limigon de la flugrapido pere de lalumrapido. Ili havas problemojn eviti certajn paradoksojn, kiuj sekvus el tia tekniko.
En Esperanto estas tradukoj kaj originalaj SF-rakontoj kiel ekzempleEsperanto en la kosmo (esperanto kaj germana eldonoj, senpageelŝuteblaArkivigite je 2018-02-26 per la retarkivoWayback Machine).
↑10,010,1Cook, John; Aksamentov, Valery; Hoffman, Thomas; Bruner, Wes (1a de Januaro 2011), ISS Interface Mechanisms and their Heritage, Houston, Texas: Boeing, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20110010964.pdf, retrieved 31a de Marto 2015, "Docking is when one incoming spacecraft rendezvous with another spacecraft and flies a controlled collision trajectory in such a manner so as to align and mesh the interface mechanisms. The spacecraft docking mechanisms typically enter what is called soft capture, followed by a load attenuation phase, and then the hard docked position which establishes an air-tight structural connection between spacecraft. Berthing, by contrast, is when an incoming spacecraft is grappled by a robotic arm and its interface mechanism is placed close to the stationary interface mechanism. Then typically there is a capture process, coarse alignment and fine alignment, and then structural attachment."
↑International Docking Standardization. NASA (2009-03-17). Alirita 2011-03-04 . “Docking: The joining or coming together of two separate free flying space vehicles”.
↑12,012,1Fehse, Wigbert. (2003)Automated Rendezvous and Docking of Spacecraft. Cambridge, UK: Cambridge University Press.ISBN 978-0521824927.
↑13,013,1Advanced Docking/Berthing System – NASA Seal Workshop. NASA (2004-11-04). Arkivita ella originalo je 22a de Septembro, 2011. Alirita 2011-03-04 . “Berthing refers to mating operations where an inactive module/vehicle is placed into the mating interface using a Remote Manipulator System-RMS. Docking refers to mating operations where an active vehicle flies into the mating interface under its own power.”.
Rebecca Boyle, "A Space Settler Walks into a Dome...: A very funny book about why living onMars is a terrible idea" (revizio fare de Kelly Weinersmith kaj Zach Weinersmith,A City on Mars: Can We Settle Space, Should We Settle Space, and Have We Really Thought This Through?, Penguin Press, 2023),Scientific American, vol. 329, no. 4 (Novembro 2023), p. 93.
Erik Gregerson (2010):An Explorer's Guide to the Universe – Unmanned Space Missions, Britannica Educational Publishing,(ISBN 978-1-61530-052-5) (eBook)
Sarah Scoles, "Why We'll Never Live in Space: The technological, biological, psychological and ethical challenges to leaving Earth", vol. 329, no. 3 (Oktobro 2023), pp. 22–29. "Perhaps the most significant concern is radiation, something that is manageable for today's astronauts flying in low-Earth orbit but would be a bigger deal for people traveling farther and for longer." (p. 25.) "On the edge of terrestrial frontiers, people were seeking, say, gold or more farmable land. In space, explorers can't be sure of the value proposition at their destination." (p. 27.) "Harmful extraterrestrialmicrobes could return with astronauts or equipment – a planetary-protection risk called backwardcontamination." (p. 28.)
