science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hoe de Orion CEV zal werken

CEV-lancering. Bekijk meer foto's van de spaceshuttle. Foto met dank aan NASA / John Frassanito en Associates

Hoewel de spaceshuttle nog steeds een technisch wonder is, de vloot veroudert en wordt steeds duurder in gebruik. Recente problemen met schuimisolatie hebben bemanningen blootgesteld aan gevaar, maakte het onveilig om te vliegen, en zorgde ervoor dat NASA de hele vloot aan de grond hield. NASA heeft een voertuig nodig dat bemanning en ladingen naar de baan om de aarde kan vervoeren, de maan en Mars. Met toekomstig onderzoek in het achterhoofd, NASA ontwerpt een nieuw voertuig.

NASA's nieuwe ruimteschip, het Orion Crew-verkenningsvoertuig, zal feitelijk uit twee schepen bestaan:

  • De Bemanningsverkenningsvoertuig (CEV) zal vier tot zes astronauten vervoeren.
  • De Ladingslanceervoertuig (CLV) zal indien nodig zware ladingen en astronauten optillen.

De Orion zal gebruik maken van beproefde technologieën van de Apollo- en spaceshuttle-programma's. Ze zullen ook veiliger en veelzijdiger zijn voor langetermijnverkenning van de ruimte.

In dit artikel, we zullen het concept en de technologie achter de Orion onderzoeken en leren hoe het ons zal helpen de maan en verder te verkennen.

Inhoud
  1. Basisprincipes van CEV
  2. CEV-servicemodule, Boosters en CLV
  3. De toekomst van ruimteverkenning

Basisprincipes van CEV

NASA heeft Lockheed Martin geselecteerd om de Orion te ontwerpen en te bouwen. Belangrijkste systemen (zoals stroom, navigatie, levensondersteuning, communicatie, en computers) zullen meer geavanceerde versies zijn van die op de Apollo en de spaceshuttle.

De CEV zal uit drie basisonderdelen bestaan:

  • Een capsule om de bemanning vast te houden.
  • Een servicemodule voor het hoofdvoortstuwingssysteem, energiesystemen, en houding controles. Houding verwijst naar hoe het ruimtevaartuig in de ruimte is georiënteerd (x, ja, en z richtingen of toonhoogte, rollen, gierassen). Apollo gebruikte voor deze taak vier eenheden van vier boegschroeven die op de servicemodule waren gemonteerd, terwijl de shuttle gebruik maakt van reactiecontrole-stuwraketten op de neus- en achtersecties.
  • Een booster om de CEV in een baan om de aarde te brengen.

Voor maanlandingsmissies, er komt een speciale module.

Bemanningsvoertuig en lander in baan om de maan Foto met dank aan NASA / John Frassanito en Associates

De capsule zal kegelvormig zijn, zoals de Apollo-commandomodule, omdat het aerodynamischer is dan de shuttle. In plaats van opnieuw de atmosfeer van de baan om de aarde binnen te gaan met 8 kilometer per seconde (zoals de shuttle), de CEV zal de atmosfeer opnieuw binnenkomen vanaf de hogere snelheden van maanreizen, met 11 kilometer per seconde.

Naast vorm, de CEV-bemanningscapsule heeft verschillende andere dingen gemeen met de Apollo, samen met een paar verschillen:

  • De grotere diameter (16,5 voet, of 5 meter, in plaats van 3,9 voet) zal meer bemanning en vracht bevatten.
  • Het achterste hitteschild van de CEV wordt ablatief , wat betekent dat het zal wegkoken. Apollo gebruikte een enkele, meerlagig hitteschild aan de achterkant gemaakt van aluminium en epoxyhars dat ableerde toen het de hitte van de terugkeer absorbeerde. (Het is ontworpen om slechts één keer te worden gebruikt, net als de rest van de commandomodule.) De shuttle maakt gebruik van keramische thermische tegels, thermische dekens, en versterkte koolstofharsen om de warmte te absorberen. Echter, dit concept is moeilijker te onderhouden gebleken dan het theoretische ontwerp. Het CEV-hitteschild kan tot 10 keer worden vervangen en gaat de ontwerplevensduur van het voertuig mee.
  • Airbags op de CEV zullen zowel landherstel als zeeherstel mogelijk maken. Alle terugwinningen van de Apollo waren stortingen op de oceaan.
  • De positie van de CEV bovenop de lanceerbooster zorgt ervoor dat hij niet in de weg staat van vallend puin zoals stukjes schuim of ijs.
  • Een ontsnappingstoren -- een kleine raket die de commandomodule van de booster tilt in het geval van een mislukte lancering -- is een van de unieke kenmerken van de CEV. Dit mechanisme is veiliger dan de afbreekprocedures van de shuttle.

In de volgende sectie, we zullen de servicemodule en de booster verkennen.

CEV-servicemodule, Boosters en CLV

De CEV-servicemodule zal ook cilindrisch zijn. Het zal tijdens de vlucht het hitteschild van de CEV-capsule bedekken en beschermen en stroom leveren, voortstuwing, en houdingscontrole. De servicemodule wordt overboord gegooid voordat deze weer wordt betreden.

Enkele kenmerken van de servicemodule zijn:

  • Een enkele motoraandrijving, die iets efficiëntere methaan / zuurstofbrandstof zal gebruiken in plaats van het hypergolische mengsel van Apollo SM (hydrazine / stikstoftetroxide). Methaan/zuurstofbrandstof heeft een grotere specifieke impuls dan hydrazine/stikstoftetroxide, wat een langere brandtijd betekent voor dezelfde massa drijfgas en grotere snelheden. In de toekomst, het is misschien mogelijk om methaanbrandstof te maken van componenten op de maan en Mars om dit type voertuig van brandstof te voorzien.
  • Een grotere brandstofcapaciteit om verschillende maanbanen en landingsplaatsen mogelijk te maken.
  • Zonnepanelen om elektriciteit op te wekken als aanvulling op de energie uit de brandstofcellen.
  • Leidingen met vloeibare ammoniak of water/glycol-mengsels om warmte naar radiatoren over te brengen, zodat het in de ruimte kan ontsnappen. In de ruimte, het temperatuurverschil tussen zonlicht en schaduw is ongeveer 400 graden Fahrenheit . Deze ongelijkmatige verwarming veroorzaakt thermische spanning op de metalen in de structuur van het ruimtevaartuig. Om dit effect tegen te gaan, het Apollo-ruimtevaartuig draaide om zijn as toen het naar de maan ging om zonnestraling het ruimtevaartuig gelijkmatig te laten verwarmen (de "barbecue-rolmanoeuvre"). De CEV zal waarschijnlijk hetzelfde doen.
  • Houdingscontrole met stuwraketten vergelijkbaar met de Apollo.

De Apollo had een enorm draagraket (Saturn V) nodig om zowel de bemanning als de lading op te tillen. Om dezelfde redenen moesten de hoofdmotoren van de shuttle grote hoeveelheden stuwkracht aan het voertuig leveren. De CEV-lanceerbooster, zal alleen de bemanning optillen, geen zware ladingen. Daarom, de CEV-booster kan kleiner zijn dan de Apollo- en space shuttle-boosters.

De eerste fase van de CEV-booster zal een solide raketbooster (SRB) genaamd Ares I, die vergelijkbaar zal zijn met die op de spaceshuttle. De tweede fase zal bestaan ​​uit een enkele motor van de spaceshuttle die wordt aangedreven door tanks voor vloeibare waterstof en zuurstof. Geen van beide trappen zal worden teruggevonden of hergebruikt (de SRB's van de shuttle zijn zowel teruggevonden als hergebruikt).

Voor bemande verkenning van de ruimte moeten zowel astronauten als ladingen in een baan om de aarde worden gebracht. Voertuigen uit het verleden hebben mensen en ladingen op dezelfde raket gecombineerd, maar het CEV-concept heeft deze functies gescheiden. De CLV zal zware ladingen heffen, zoals maanlanders, maanoverdrachtsstadia en ruimtestationcomponenten. Indien nodig, de CLV kan ook worden geconfigureerd om mensen te lanceren.

Het CLV zal bestaan ​​uit twee fasen:

  • De eerste fase zal vijf hoofdmotoren hebben die worden aangedreven door vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof (genaamd Ares V)
  • De tweede heeft ofwel een shuttle-hoofdmotor of een Apollo J-2-motor, ook gevoed door vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof.
Cargo Launch Vehicle met Lunar Landerand Earth Departure Stage Foto met dank aan NASA / John Frassanito en Associates

Volgende, we zullen kijken naar de toekomst van ruimteverkenning.

De toekomst van ruimteverkenning

Astronauten verlaten de maan in de opstijgfase Foto met dank aan NASA / John Frassanito en Associates

NASA wil dat de Orion CEV veelzijdig is voor toekomstige verkenning van de ruimte. Ze voorspellen dat het in 2014 bemanningen naar het internationale ruimtestation zal kunnen vervoeren, de maan tegen 2020. Mars zal het volgende doel zijn.

Het hoofddoel van de CEV is een terugkeer naar de maan. Tijdens de ontwerpfase van de Apollo, er waren twee voorstellen om de mens op de maan te zetten:

  • De Earth Orbit Rendez-vous (EOR) - stukken van een grote maanraket zouden in een baan om de aarde worden geassembleerd en naar de maan worden gelanceerd
  • De Maanbaan Rendez-vous (LOR) - twee kleinere ruimtevaartuigen (commando-/servicemodule en maanmodule) zouden elkaar ontmoeten in een baan om de maan

Wetenschappers waren het er uiteindelijk over eens dat de LOR-aanpak meer gewicht zou besparen en het doel van president John F. Kennedy zou bereiken om binnen 10 jaar een man op de maan te laten landen. Het vluchtplan voor de terugkeer van de CEV naar de maan bevat elementen van zowel de EOR als de LOR.

De CEV-maanmissies zullen een maanbasis vestigen om de maan te verkennen en te zoeken naar water op de zuidpool van de maan (noodzakelijk om te overleven op de maan en een potentiële bron van materiaal om raketbrandstof te maken). Ze zullen astronauten ook in staat stellen apparatuur en technieken te testen voor toekomstige missies naar Mars. Aangezien de maan slechts drie dagen verwijderd is, het is veiliger en goedkoper om van daaruit missies naar Mars te lanceren. Een reddingsmissie zou ook gemakkelijker zijn voor een maanmissie dan een missie naar Mars. De CEV zal als model dienen voor het ontwerpen van andere diepe ruimten, bemand ruimtevaartuig.

Met de CEV, NASA hoopt astronauten terug te brengen naar de maan en de droom waar te maken om mensen naar Mars en de rest van het zonnestelsel te sturen.

Voor veel meer informatie over ruimtevluchten, het Orion Crew Exploration Vehicle en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe de Space Shuttle werkt
  • Hoe ruimtestations werken
  • Hoe ruimtepakken werken
  • Hoe gewichtloosheid werkt
  • Hoe raketmotoren werken
  • Hoe Mars werkt
  • hoe de Mars-verkenningsrovers werken
  • Hoe Mars Odyssey werkt
  • Hoe Terraforming Mars zal werken
  • Partnerlinks
  • De toekomst van de vlucht?

Meer geweldige links

  • NASA:hoe we terug naar de maan gaan
  • Introductie van het nieuwe ruimteschip van NASA
  • Northrup Grumman Ruimtetechnologie
  • Lockheed Martin Space Systems &Technologies
  • MarsNews.com:Nieuwsbericht over bemanningsverkenningsvoertuigen

bronnen

  • De hele dag, Jonathan. Apollo in Perspective Institute of Physics Publishing, Bristol, 2000.ISBN 0-7503-0645-9
  • "Crew Exploration Vehicle zorgt voor veilige, Betrouwbaar reizen naar ruimtestation, Maan, Mars." Nothrup Grumman Corporation, 12 okt. 2005 http://www.irconnect.com/noc/press/pages/news_releases.mhtml?d=87722
  • Introductie van NASA's nieuwe ruimteschip. Nasa. http://www.nasa.gov/missions/solarsystem/explore_main.html
  • Hoe we terug naar de maan gaan, Nasa. http://www.nasa.gov/missions/solarsystem/cev.html
  • NASA Exploration Systems Directoraat. http://www.nasa.gov/missions/solarsystem/explore_main.html

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Is het kennen van je volledige genoom een ​​recht of een voorrecht?
  2. Wat zijn de verschillen tussen een plant en een dierlijke cel onder een microscoop?
  3. Lysosoom: definitie, structuur en functie
  4. Dance-gerelateerde wetenschapsprojecten
  5. Micro-evolutie: definitie, proces, micro versus macro & voorbeelden
  6. Gebruik van recombinant DNA in Agriculture
  7. Charles Lyell: Biography, Theory of Evolution & Facts
  8. Organellen gevonden in beide planten- en bacteriecellen
  9. Waarom wordt magnesiumchloride gebruikt in PCR?

Wetenschap