Главни Наука И Технологија Како ракете раде са Цхрисом Хадфиелдом

Како ракете раде са Цхрисом Хадфиелдом

Ваш Хороскоп За Сутра

Да бисте добили предмет у свемир, у суштини вам треба следеће: гориво и кисеоник да горе, аеродинамичне површине и кардански мотори за управљање, а негде да би вруће ствари изашле да обезбеде довољан потисак. Једноставно.



Гориво и кисеоник се мешају и пале унутар ракетног мотора, а затим се експлодирајућа, сагореваћа смеша шири и излива задњи део ракете да би створио потисак потребан за њено покретање напред. За разлику од авионског мотора који ради у атмосфери и тако може да прими ваздух да би се комбиновао са горивом ради своје реакције сагоревања, ракета мора бити у стању да делује у празнини свемира, где нема кисеоника. Сходно томе, ракете морају да носе не само гориво, већ и сопствено снабдевање кисеоником. Када погледате ракету на лансирној рампи, већина онога што видите су једноставно резервоари за гориво - гориво и кисеоник - потребни за долазак у свемир.



колико је дуга новела?

Унутар атмосфере аеродинамична пераја могу помоћи у управљању ракетом, попут авиона. Изван атмосфере, међутим, нема ништа против чега би се те пераје могле погурати у вакууму свемира. Дакле, ракете за управљање користе и моторе за гимбалирање - моторе који се могу окретати на роботским осовинама. Некако као балансирање метле у руци. Друго име за ово је векторски потисак.

Ракете се обично граде у одвојеним сложеним одељцима или етапама, концепт који су развили Константин Циолковски, руски наставник математике, и Роберт Годдард, амерички инжењер / физичар. Оперативни принцип иза ракетних степеништа је да нам је потребна извесна количина потиска да бисмо изашли изнад атмосфере, а затим даљи потисак да бисмо се убрзали до брзине довољно брзе да останемо у орбити око Земље (орбитална брзина, око пет миља у секунди). Ракети је лакше доћи до те орбиталне брзине без потребе да носи вишак тежине празних резервоара за гориво и ракета у раној фази. Дакле, када се потроши гориво / кисеоник за сваку фазу ракете, избацимо ту фазу и она падне назад на Земљу.

Прва фаза се првенствено користи за успостављање летелице изнад већине ваздуха, на висину од 150.000 стопа или више. Затим друга фаза доводи свемирску летелицу до орбиталне брзине. У случају Сатурна В, постојала је трећа етапа, која је астронаутима омогућила да дођу до Месеца. Ова трећа фаза морала је да се заустави и покрене, како би успоставила праву орбиту око Земље, а затим, након што је све проверено неколико сати касније, гурне нас на Месец.



Пређи на одељак


Цхрис Хадфиелд предаје истраживање свемира Цхрис Хадфиелд предаје истраживање свемира

Бивши командант Међународне свемирске станице учи вас науци о истраживању свемира и ономе што носи будућност.

Сазнајте више Видео Плаиер се учитава. Пусти видео Игра Муте Тренутно време0:00 / Трајање0:00 Лоадед:0% Тип стримаУЖИВОТражите да живите, тренутно играте уживо Преостало време0:00 Стопа репродукције
  • 1,5к
  • , изабрано
  • 0,5к
Поглавља
  • Поглавља
Описи
  • описи искључени, изабрано
Натписи
  • подешавања титлова, отвара дијалог за подешавање титлова
  • титлови искључени, изабрано
  • енглески језик Натписи
Нивои квалитета
    Аудио запис
      Цео екран

      Ово је модални прозор.

      Почетак дијалошког прозора. Есцапе ће отказати и затворити прозор.



      ТектЦолорВхитеБлацкРедГреенБлуеИелловМагентаЦианТранспаренциОпакуеСеми-ТранспарентБацкгроундЦолорБлацкВхитеРедГреенБлуеИелловМагентаЦианТранспаренциОпакуеСеми-ТранспарентТранспарентВиндовЦолорБлацкВхитеРедГреенБлуеИелловМагентаЦианТранспаренциТранспарентСеми-ТранспарентОпакуеВеличина фонта50% 75% 100% 125% 150% 175% 200% 300% 400% Текст Едге СтилеНонеРаиседДепресседУниформДропсхадовФонт ФамилиПропортионал Санс-СерифМоноспаце Санс-СерифПропортионал СерифМоноспаце СерифЦасуалСцриптСмалл Цапс Ресетвратите сва подешавања на подразумеване вредностиГотовоЗатворите модални дијалог

      Крај прозора дијалога.

      Тамо где ракете добијају свој облик

      Цхрис Хадфиелд

      Предаје истраживање свемира

      Истражите класу

      Аеродинамика ракета: како раде ракете

      Чак је и Лунарни модул - који су астронаути Аполона користили да дођу на површину Месеца и назад - био ракета у две фазе. Када смо кренули са Месеца да се вратимо кући, фаза слетања је остала на површини.

      Прве ракете које су изграђене биле су за једнократну употребу, без размишљања о њиховој поновној употреби. Спаце Схуттле је била прва свемирска летелица која је дизајнирана за поновну употребу и била је способна да се стотину пута лети у свемир. Чак су и његови чврсти ракетни појачивачи могли делимично да се користе - могли су се опоравити након пада у океан, спасити, очистити и поново сертификовати и напунити горивом за каснија лансирања. Данас компаније граде још више ракета за вишекратну употребу; СпацеКс је у стању да лансира, а затим спусти прву фазу своје ракете Фалцон, опорављен нетакнут и спреман за поновно пуњење течним горивом. Сличну технологију користи и Блуе Оригин за своју нову ракету Нев Схепард.

      Постоје две главне врсте горива које се користе за избацивање ракета са Земље: чврсто и течно. Чврсте ракете су једноставне и поуздане, попут римске свеће, и једном се запале, не могу их зауставити: горе док не исцрпе и не могу се пригушити за контролу потиска. Течне ракете пружају мање сировог потиска, али се њима може управљати, омогућавајући астронаутима да регулишу брзину ракетног брода, па чак и затварају и отварају погонске вентиле за искључивање и укључивање ракете.

      Спаце Схуттле је за лансирање користио комбинацију чврстих и течних ракета. Чврсти ракетни појачивачи коришћени су само за подизање посаде изнад ваздуха; док су ракете са течним горивом све време гореле.

      Цхрис Хадфиелд предаје истраживању свемира др. Јане Гоодалл предаје очувању Неил деГрассе Тисон предаје научном размишљању и комуникацији Маттхев Валкер предаје науку о бољем сну

      Основна физика ракета

      Врло основна покретачка снага конструкције ракете је Њутнов закон који се бави променљивом физиком. Будући да ракета мора да буде аеродинамична током испуштања масе (горива кроз које сагорева), на сцену ступа Њутнов трећи закон за акције и реакције. Како се ракета пали, гориво сагорева и излази из задњег издувног гаса, због чега се ракета убрзава и покреће напред са све већом брзином. Ово претпоставља да ракета делује без силе вуче.

      Међутим, постоји упозорење: да бисте летели у свемиру, потребно је да прођете кроз Земљину атмосферу, а затим убрзавате док не кренете довољно брзо да бисте могли успешно да останете у орбити. Главна препрека за постизање овога је отпор услед отпора атмосфере. Сила вучења одређује се следећом једначином:

      Д = 12 ρ в 2 Ц Д С.

      Д = повлачење. Повлачење је сила која вас успорава. Важно је запамтити да је вуча сила. Повуците силу притиском на ваш свемирски брод и - ако то није замишљено дозвољено у дизајну свемирског брода - може спречити бржи одлазак свемирског брода или чак разбити брод.

      ρ = рхо, густина - или дебљина - ваздуха око вашег брода.
      Како се свемирски брод удаљава од Земље и више у атмосфери, густоћа ваздуха опада и тако, према једначини, вуче. Имајте на уму да је густина атмосфере на било којој надморској висини променљива, јер се ваздух шири кад га загреје сунце - топлији ваздух је мање густ. И запамтите да је у вакууму свемира густина у основи нула, тако да (по једначини) тамо практично нема вуче.

      в = брзина или брзина вашег свемирског брода. Приметите да је у једначини отпор функција брзине помножене са брзином или в квадрат. Дакле, како се брзина повећава, отпор се брзо повећава - удвостручи брзину, четири пута пређе итд. Због тога познати астронаут Цхрис Хадфиелд каже да је најтежи део лета ракете кроз атмосферу: у овој фази брзина ракете је непрестано се повећавајући тамо где је ваздух још увек густ. Међутим, када изађете из атмосфере, можете повећати брзину без повећања силе вуче, јер нема атмосферске густине.

      ЦД = коефицијент отпора, карактеристика усмеравања возила и храпавости површине.

      С = површина попречног пресека вашег свемирског брода. Доње подручје (мислите: мршаве насупрот дебелим ракетама) помаже смањењу отпора. Импликација је да је атмосферски отпор много већи проблем за свемирске бродове који су још увек у атмосфери и који покушавају да напусте него за бродове попут Међународне свемирске станице, који је толико високо изнад планете да ваздух има само минуту густина која делује против ње. Због тога ИСС може бити тако неприкладног облика и зашто ракетни бродови морају бити усмерени.

      Једначина отпора ствара јасан циљ у дизајну ракете и стратегији лета. Не само да најефикасније ракете имају нижа подручја, већ и што је могуће веће убрзање (повећање брзине до орбиталне брзине) након што дођу изнад атмосфере у подручја мање густине ваздуха.

      МастерЦласс

      Предложено за вас

      Интернет часови које предају највећи светски умови. Проширите своје знање у овим категоријама.

      Цхрис Хадфиелд

      Предаје истраживање свемира

      Сазнајте више др Јане Гоодалл

      Предаје конзервацију

      Сазнајте више Неил деГрассе Тисон

      Предаје научно размишљање и комуникацију

      шта су моји месец и знаци у успону
      Сазнајте више Маттхев Валкер

      Предаје науку о бољем сну

      Сазнајте више

      Компоненте ракетне конструкције

      Мисли као професионалац

      Бивши командант Међународне свемирске станице учи вас науци о истраживању свемира и ономе што носи будућност.

      Виев Цласс

      Ракете су посебно дизајниране да издрже јаке силе тежине и потиска и да буду што аеродинамичније. Тако постоји неколико структурних система који су стандардизовали конструкцију већине ракета. Конус носа, оквир и пераја део су скелета облика ракете, што је велика површина често изграђена од алуминијума или титана која се наноси термичким заштитним слојем. Пумпе, гориво и млазница чине део погонског система, који омогућава ракети да производи потисак.

      Да би се контролисала путања лета, мора да постоји ниво прилагођавања смера лета ракете. Модел ракете, попут ракета са флашама, или других мањих ракета пуца равно у ваздух и враћа се доле где им је воља. Ракета намијењена свемиру захтијева много више контроле и флексибилности: ту долази до потискивања потисаног вратила. Као дио система навођења, кутни кутови омогућавају издувној млазници да се окреће по потреби, преусмјеравајући тежиште и премјештајући ракету у исправни правац.

      Побољшања у ракетама

      Едиторс Пицк

      Бивши командант Међународне свемирске станице учи вас науци о истраживању свемира и ономе што носи будућност.

      Било је мало промена у основној хемији ракетног горива од почетка свемирског лета, али у изради су пројекти за ракете које штеде гориво. Да би побољшали своју ефикасност, ракете морају бити мање гладне горива, што значи да гориво мора изаћи што је пре могуће како би дало жељени замах и постигло исти потисак. Јонизовани гас, погоњен кроз млазницу ракете помоћу магнетног акцелератора, тежи знатно мање од традиционалних ракетних горива. Јонизоване честице се невероватно великом брзином избацују из задњег дела ракете, што компензује њихову малу тежину или масу. Јонски погон делује добро за дуготрајни, непрекидни погон, али зато
      ствара нижи специфични импулс, засад ради само на малим сателитима који су већ у орбити и није скалиран за велике свемирске бродове. Да бисте то урадили, биће вам потребан моћан извор енергије - можда нуклеарни или нешто што још није измишљено.

      Свемирски бродови су се побољшали откако смо почели да путујемо у свемир шездесетих година прошлог века, али већи део наше тренутне технологије потиче из тих првих дизајна. Интуитивно, чини се логично да свемирски брод треба да буде шиљаст, попут брзе летелице. Истраживање рађено педесетих година прошлог века показало је да за орбиталне брзине ниједан материјал не може бити довољно чврст да поднесе огромну топлоту на том зашиљеном врху. Бриљантни инжењер по имену Мак Фагет схватио је да поновни улазак свемирских бродова мора бити туп, да би се ширила велика топлота и притисак на великом подручју. Био је кључан у дизајнирању Меркура и тако је рођена свемирска капсула. Меркур и Близанци су у основи кружили око кокпита са механичким системима како би посада одржала живот: регулација ваздушног притиска, обрада кисеоника / ЦО2, контрола температуре и складиштење хране и воде. Доказали су да је орбитални лет у свемир могућ за људе и отворили су врата за даље истраживање, водећи нас тамо где смо данас у истраживању свемира.


      Каллорија Калкулатор