Boeing
Am 4. Oktober 1957 begann das Weltraumzeitalter offiziell, als der erste künstliche Satellit Sputnik I gestartet von der Kosmodrom Baikonur im heutigen Kasachstan und erreichte die Umlaufbahn. Fast unmittelbar danach begannen die Vereinigten Staaten und die Sowjetunion, schnell Technologien zu entwickeln, die es ihnen ermöglichen würden, Menschen in den Weltraum zu schicken.
Diese Bemühungen trugen schnell Früchte mit dem Quecksilber und Wostok Raumkapseln. Diese "Blechdosen", wie sie auch genannt wurden, waren klein, beengt und boten ihrer Ein-Personen-Besatzung nur wenige Annehmlichkeiten. Im Laufe des nächsten Jahrzehnts würden die NASA und die Sowjets diese Konstruktionen erweitern, um größere Besatzungen aufzunehmenbei länger andauernden Missionen.
Dies würde schließlich zum Apollo-Programm führen, das die Schaffung von dreistufigen Raketen wie die beinhalteteSaturn V und die Apollo Raumschiff . Bis 1969 gipfelten diese Bemühungen in der Apollo 11 Mission, bei der die ersten Astronauten auf der Mondoberfläche landen Neil Armstrong und Buzz Aldrin. Bis 1972 würden fünf weitere Missionen und zehn weitere Astronauten folgen.
Seitdem wurden Raumfahrzeuge mit der Erfindung von Raumflugzeugen, wiederverwendbaren Raketen und revolutioniert. kommerzielles Raumschiff . Während die Designs ausgereift und vielfältiger geworden sind, bleibt die grundlegende Prämisse dieselbe: eine „Blechdose“, die Astronauten im Inneren versiegelt, um sie vor der feindlichen Umgebung des Weltraums zu schützen.
In den kommenden Jahrzehnten werden wir wahrscheinlich weitere Entwicklungen erleben, die es Missionen ermöglichen werden, Mars, Venus, der Asteroidengürtel und vielleicht sogar darüber hinaus. Mit der Zeit werden wir vielleicht sogar Zeuge der Schaffung von Raumfahrzeugen, die dazu bestimmt sind, einen interstellaren Flug zu erreichen oder Menschen über das Sonnensystem hinaus zu befördern.
Eine kurze Anmerkung, bevor wir ins Handwerk einsteigen: Definitionsgemäß bezieht sich der Begriff „Raumfahrzeug“ nur auf Raumfahrzeuge, die dafür ausgelegt sind, im „Weltraum“ oder in Höhen jenseits der zu fliegen. Karman-Linie - 100 km über dem Meeresspiegel.
Zuerst ankommen
Nach dem Zweiten Weltkrieg begannen sowohl die Vereinigten Staaten als auch die Sowjetunion im Rahmen ihrer jeweiligen Nuklearprogramme mit der Entwicklung von Raketen. Die entsprechende Forschung wurde jedoch auch im Rahmen ihrer jeweiligen Raumfahrtprogramme durchgeführt. Abgesehen davon, dass es sich um eine Angelegenheit handeltedes Prestiges war es auch eine Frage der Demonstration technologischer Dominanz, in den Weltraum zu gelangen und den ersten zu bekommen.
Ein Großteil ihrer Forschung basierte auf der Kriegsarbeit deutscher Raketenwissenschaftler, die nach dem Krieg sowohl von den USA als auch von der Sowjetunion rekrutiert wurden. Die V-2 insbesondere Rakete wurde zur Grundlage früher amerikanischer und sowjetischer Entwürfe und führte zu den USA PGM-11 Redstone Rakete und die sowjetischR-2 Rakete Anfang der 1950er Jahre.
Allerdings diese Raketen konnte nur wenige Minuten lang suborbitale Höhen erreichen. In den späten 1950er Jahren gelang es sowohl der NASA als auch den Sowjets, Trägerraketen zu entwickeln, die Nutzlasten und Besatzungen in den Orbit schicken konnten – die der NASAQuecksilber-Redstone und der Sowjet R-7 Semyorka Rakete. Der nächste Schritt war die Entwicklung von Raumfahrzeugen, um Astronauten im Weltraum und beim Wiedereintritt sicher zu halten.
Die Sowjets erzielten einen frühen Vorsprung mit der Wostok-Programm, das zwischen 1961 und 1963 sechs Kosmonauten ins All schickte. Die NASA folgte schnell mit Projekt Merkur, das zwischen 1961 und 1963 auch sechs Astronauten ins All schickte obwohl technisch gesehen zwei der Flüge suborbital waren.
Die Wostok Kapsel mit einem Durchmesser von 2,43 Metern acht Fuß, einer Länge von 4,55 Metern 14,9 Fuß und einem Gewicht von etwa 4,73 Tonnen 5,214 US-Tonnen. Es wurde vom Chefdesigner entworfen.Sergej Koroljow, hergestellt von Sonderkonstruktionsbüro 1 OKB-1 und bestand aus einem kugelförmigen Abstiegsmodul für den Kosmonauten und einem doppelkonischen Instrumentenmodul, das das Motorsystem und den Treibstoff enthielt.
Dieses einfache Design ermöglichte eine schnelle Produktion, hatte jedoch mehrere Nachteile. Zunächst einmal hatte das Abstiegsmodul keine Triebwerksfähigkeit, da es sich beim Wiedereintritt vom Triebwerkssystem trennen musste. Dies hinderte den Kosmonauten daran, seinen Wiedereintrittsweg und seine Orientierung zu kontrollieren. Aus diesem Grund musste das Abstiegsmodul kugelförmig sein, um einen allseitigen Hitzeschutz zu gewährleisten. Dieses Konstruktionsmerkmal führte jedoch auch dazu, dass es innen enger wurde.
Zweitens würde der Kosmonaut die acht- bis neunfache Schwerkraft der Erde erfahren 8 bis 9 g und verschiebt die Grenzen der menschlichen Toleranz.Eine anhaltende Exposition gegenüber dieser Art von Beschleunigung kann selbst bei den am besten trainierten Personen zu einem Blackout führen.Drittens machte das Abstiegsmodul sehr unsanfte Landungen, die jeden im Inneren ernsthaft verletzen oder sogar töten konnten.
Infolgedessen war der Kosmonaut gezwungen, den Schleudersitz zu benutzen, um das Raumschiff in etwa 7.000 m Höhe zu verlassen. Schließlich gab es Probleme mit dem Schleudersitz, die nie angemessen gelöst wurden – etwas, das Korolev zutiefst bedauerte. Der SchleuderSitz diente auch als Fluchtmechanismus im Falle eines Ausfalls einer Trägerrakete während der ersten 40 Sekunden nach dem Start.
Darüber hinaus würden die Bodenmannschaften den Booster manuell abschalten, und der Kosmonaut würde aussteigen, sobald die Rakete auf die Auswurfhöhe gefallen wäre. Wenn jedoch während der ersten 20 Sekunden eine Fehlfunktion auftrat, hätte der Schleudersitz nicht genug Zeit dafürIm Falle eines Auswurfs während dieser ersten Sekunden landete der Kosmonaut wahrscheinlich zu nahe an der explodierenden Trägerrakete und starb.
Die Mercury-Raumschiff war kegelförmig, mit einer konvexen Basis, die 3,3 m lang, 1,8 m breit und voll beladen 1.400 kg wog. Der Hauptdesigner war ein belizisch-amerikanischer RaketeningenieurMaxime Faget, der zu mehreren späteren NASA-Programmen beigetragen hat – darunter Gemini, Apollo und die Space-Shuttle-Programme.
Die konische Form ermöglichte maximales Volumen bei gleichzeitig minimalem Durchmesser des Hitzeschildes. Dieser bestand aus einer Außenhaut aus einer zähen Nickellegierung René 41, das den extremen Wiedereintrittstemperaturen standhalten könnte.Die Basis trug einen weiteren Hitzeschild, der aus einer mit Fiberglas bedeckten Aluminiumwabe bestand.Das Raumschiff hatte auch ein Retropack mit drei Raketen, die das Raumschiff beim Wiedereintritt abbremsen sollten.
Die Mercury-Kapsel war geräumiger als Vostock – 100 Kubikfuß 2,8 m3 Volumen – und hatte mehrere Annehmlichkeiten für den Astronauten.Dazu gehörten ein passgenauer Sitz und Umweltkontrollen, die die Luft von CO befreiten2 und Gerüche und gesammelten Urin. Das Raumschiff hatte auch zwei Hauptrutschen Primär- und Reserve und einen Treibanker, um das Raumschiff während des freien Falls zu stabilisieren.
Das Start-Flucht-System war ebenfalls zuverlässiger und bestand aus drei kleinen Festbrennstoffraketen, die die Kapsel vom Booster trennten. Die Kapsel würde dann ihren Fallschirm zur Landung auf See unweit der Startrampe einsetzen. Dies erhöhte die Chancen erheblichdass der Astronaut im Falle eines Startfehlers überleben würde im Vergleich zum Vostok-Raumschiff.
Wie bereits erwähnt, erreichten die Sowjets einen frühen Vorsprung im Weltraumrennen, was teilweise auf das einfachere Design ihres Raumfahrzeugs zurückzuführen war. Am 12. April 1961 flog der erste Mensch ins All Juri Gagarin gestartet als Teil des Wostok I Mission. Fünf weitere Kosmonauten sollten zwischen 1961 und 1963 folgen, einschließlich der erste Frau um ins Leerzeichen zu gehen Valentina Tereschkowa.Ihre Mission, Wostok 6, fand am 16. Juni 1963 statt und war der letzte Flug des Programms.
Die längste Mission war Wostok 5, während der der Kosmonaut Valery Bykovsky vier Tage, 23 Stunden und sieben Minuten im Orbit blieb. Gagarin stellte den Entfernungsrekord auf und erreichte eine maximale Höhe von 327 km 203 Meilen. Die maximale Anzahl von Umlaufbahnen wurde auch erreicht durchWostok 5, die die Erde 82 Mal umrundet hat.
Der erste Start des Mercury-Programms war Freiheit 7, in dem der Astronaut Alan Shepard am 5. Mai 1961, nur drei Wochen nach Juri Gagarin, ins All flog. Die letzte Mission Glaube 7 startete am 15. Mai 1963, wo der Astronaut L. Gordon Cooper Jr. einen Rekord aufstellte, indem er über einen Tag im Orbit verbrachte und die Erde 22 Mal umkreiste.
Die längste Mission und die meisten Umlaufbahnen wurden von Cooper durchgeführt, der einen Tag, 10 Stunden, 19 Minuten und 49 Sekunden im Weltraum blieb und die Erde 22 Mal umkreiste. Die höchste Höhe erreichte der Astronaut Wally Schirra, der ein Perigäum erreichtevon 176 mi 283 km.
Kurz gesagt, die Sowjets schafften es, zuerst ins All zu gelangen und dort länger zu bleiben, aber die NASA schuf ein technisch überlegenes und sichereres Raumschiff für ihre Astronauten. Dies wurde schließlich deutlich, als beide Seiten über den Low Earth Orbit LEO hinausblickten und überlegten, wasihre nächsten Ziele sollten sein.
Brücke bauen
Der nächste Schritt für die amerikanischen und sowjetischen Raumfahrtprogramme bestand darin, Raumfahrzeuge zu entwickeln, die größere Besatzungen aufnehmen und Andock- und Rendezvous-Manöver im Weltraum durchführen können. Dies würde es Astronauten ermöglichen, Aktivitäten außerhalb des Fahrzeugs EVAs durchzuführen und das notwendige Fachwissen für die Durchführung zu entwickelnMissionen jenseits von LEO und zum Mond.
Zu diesem Zweck startete die NASA ihr zweites bemanntes Raumfahrtprogramm, bekannt als Projekt Gemini 1961-1966. Dies führte zur Schaffung des zweistufigen Titan-II-Rakete und die zwei Personen Gemini-Raumschiff . Ähnlich im Profil wie das Mercury-Raumschiff konische Form, dieses Raumschiff war 5,61 m lang und 3,0 m breit und wog 3.220 bis 3.790 kg.
Die Sowjets konterten mit dem Woschod-Programm 1963-1966, was die Vierstufigkeit ergab Molniya-Rakete ein modifizierter R7 Semyorka und der Woschod-Raumschiff. Wie sein Vorgänger bestand der Voskhod aus einem kugelförmigen Abstiegsmodul für eine Besatzung von zwei bis drei und einem konischen Ausrüstungsmodul, in dem der Treibstoff und die Motoren untergebracht waren. Das Fahrzeug war 5 m lang und 8 Fuß 2,43 m breit und hatte eine Gesamtmasse von etwa 12.535 lbs 5686 kg.
Wieder einmal gelang es den Sowjets, früher dorthin zu gelangen. Zwischen 1964 und 1965 wurden zwei eintägige bemannte Missionen geflogen, und 1966 flogen zwei Hunde auf einer 22-tägigen Mission. Die sowjetischen Kosmonauten, die ins All gingen, erreichten ebenfalls Erfolgezwei große Premieren, darunter die erste Mehrpersonen-Mission mit Besatzung Woschod 1 und der erste Weltraumspaziergang Woschod 2.
Aber die technische Überlegenheit des NASA-Programms und der Raumfahrzeuge wurde schnell deutlich. Zwischen 1965 und 1966 wurden nicht weniger als zehn Flüge mit Besatzungen durchgeführt, die zwischen einem Tag und 13 Tagen im Weltraum verbrachten. Die Besatzungen führten auch Weltraumspaziergänge und Rendezvous mit anderen unbemannten Raumfahrzeugen, etwas, das die Sowjets für einige Zeit nicht erreichen würden.
Die Apollo-Ära
1961 eröffnete die NASA zwei Raumfahrtprogramme: Project Gemini und Projekt Apollo. Beide waren eine Reaktion auf die frühe Führung der Sowjets mit dem Wostok-Programm. Während Gemini als „Brücke“ zwischen dem Projekt Mercury und Missionen jenseits von LEO dienen sollte, war Apollo der Versuch der NASA, das „Weltraumrennen“ zu gewinnenetwas nie Dagewesenes und Unerreichtes zu erreichen.
Wie Präsident John F. Kennedy in seiner Ansprache an die Gemeinsame Kongresssitzung Am 25. Mai 1961 musste sich die Nation dazu verpflichten, vor dem Ende des Jahrzehnts „einen Mann auf dem Mond zu landen und ihn sicher zur Erde zurückzubringen“. Wie er später in seiner berühmten Rede an der Rice University erklärte, dieses Zielwürde "dazu dienen, das Beste aus unseren Energien und Fähigkeiten zu organisieren und zu messen".
Zwischen 1961 und 1964 entwickelte die NASA die bisher schwerste und stärkste Rakete, die dreistufige Saturn V. Dies würde mit dem gepaart werden Apollo-Raumschiff, das komplexeste Verbrauchsfahrzeug, das bis vor kurzem von der NASA entwickelt wurde. Dieses Drei-Personen-Raumschiff bestand aus drei Modulen: dem Befehlsmodul CM, Servicemodul SM, und die Mondlandefähre LM.
Wieder einmal hatte das Raumschiff ein konisches Design, als es vollständig in seinem Schutzgehäuse gestapelt war. In dieser Konfiguration wurden CM und SM integriert, um das Kommando- und Servicemodul CSM zu erstellen, während die Mondlandefähre dahinter montiert war. DieLM bestand aus zwei Teilen: der Abstiegsphase und der Aufstiegsphase.
Während die Abstiegsstufe die Fahrwerke, Raketen, Treibstoff und den Frachtraum enthielt, beherbergte die Aufstiegsstufe die Mannschaftskabine, die Steuerung, den Andockhafen, das Radar, die Kommunikationsantennen und den Aufstiegsmotor, um ihn in die Mondumlaufbahn zurückzubringen. Das CSMwar 11 m lang und 3,9 m breit und wog 28.800 kg 31,75 Tonnen, während der LM 7,04 m lang und 4,22 m lang und bis zu 18,1 wogTonnen 16.400 kg.
Sobald das Raumschiff den cis-Mondraum erreicht hatte, stieg das CSM aus dem Schutzgehäuse aus und befestigte das LM an seiner Nase. Das neu kombinierte Raumschiff würde eine Mondumlaufbahn herstellen, während zwei Besatzungsmitglieder zur Mondlandefähre wechseln würden, wobei das dritte das CSM steuern würdeDas LM stieg dann zur Mondoberfläche hinab, wo die zweiköpfige Besatzung eine EVA durchführte, verschiedene wissenschaftliche Experimente durchführte und Proben erhielt, um zur Erde zurückzukehren.
Sobald die Astronauten wieder an Bord des LM waren, würde die Aufstiegsstufe starten und den Abstiegsabschnitt zurücklassen. Im Orbit würde sich das Aufstiegsmodul mit dem CSM treffen, die Astronauten würden mit ihren Proben zurückkehren und die Aufstiegsstufe wäreDas CSM würde in die Erdumlaufbahn zurückkehren, wo die Astronauten das SM abwerfen, wieder in die Erdatmosphäre eintreten und im CM landen würden.
Zwischen 1969 und 1972 schickte das Apollo-Programm sechs Missionen und zwölf Astronauten zum Mond. Während die Sowjets den "Wettlauf zum Mond" offiziell abtraten, wurde im Geheimen beträchtliche Arbeit geleistet. Dazu gehörte die fünfstufige N1 Rakete, ein superschweres Startsystem, das entwickelt wurde, um mit dem zu konkurrierenSaturn V Rakete.
Die Sowjets hatten auch Entwürfe für eine Sojus-7 Mondorbital-Raumschiff LOK und die Mondlandeboot LK, die analog zu CSM und LM waren. Die Sojus-7 würde zwei Kosmonauten tragen und die LK Lander, was ein Besatzungsmitglied auf der Mondoberfläche landen würde.
In Bezug auf die Größe hatte der LOK eine Länge von 10,06 m 33 Fuß und einen Durchmesser von 2,93 m 9,6 Fuß und ein Gewicht von 9.850 kg 10,86 Tonnen. Der LK war 5,2 m 17 Fuß lang, 14,76 Fuß 4,5 m breit und wog 7,2 Tonnen 6.525 kg.
Leider zwangen Budgetbeschränkungen in den späten 60er und frühen 70er Jahren, die Innenpolitik und der Verlust des leitenden Raketeningenieurs und Raumfahrzeugdesigners Sergei Korolev der 1966 starb die Sowjets, das Programm abzubrechen. Vier Starttests wurden mit dem versuchtN1 zwischen 1969 und 1972, von denen die letzte zu einer Explosion führte, die erhebliche Schäden an der Startanlage von Baikonur auch bekannt als Kosmodrom Baikonur verursachte.
Das Programm hat Früchte getragen in Form von Sojus Raumschiff und Rakete, die die Hauptstütze der sowjetischen und russischen Weltraumprogramme werden sollten siehe unten. Aber um eine bemannte Mondmission durchzuführen, die Sojus-7und LK Lander waren zugegebenermaßen weniger kompetent als ihre Apollo-Pendants.
Ein gutes Beispiel dafür ist in der Lebensdauer, dem Volumen und der Stromversorgung der Mondlandefähren zu sehen. Die Mondlandefähre der NASA wurde entwickelt, um Astronauten bis zu 75 Stunden drei Tage zu unterstützen, und hatte ein Innenvolumen von 235 ft³6,7 m³, und wurde von zwei angetrieben Silber-Zink Batterien.
Inzwischen hatte der LK Lander eine Lebensdauer von 48 Stunden, ein Innenvolumen von 235 ft³ 6,7 m³ und wurde mit Distickstofftetroxid/u angetrieben nsymmetrische chemische Dimethylhydrazin-Batterien. Dieser Trend bestand während des Weltraumrennens, wo sowjetische Konstruktionen robust und einfach zu produzieren waren, aber Raffinesse für Geschwindigkeit opferten.
Der Ansatz der NASA bestand unterdessen darin, Raumfahrzeuge mit größerer technischer Raffinesse zu verpacken. Dies spiegelte in vielerlei Hinsicht die Entwicklung der Militärtechnologien während des Kalten Krieges wider. Während die Militärdesigner der Sowjets und des Warschauer Pakts Waffen entwickelten, die für die Massenproduktion optimiert waren, entwarfen amerikanische und NATO-Designer Waffenversucht, Quantität mit Qualität zu begegnen.
Als die Apollo-Ära kurz vor dem Abschluss stand, begannen beide Raumfahrtagenturen darüber nachzudenken, was die Zukunft bringen würde. Nach dem wahnsinnigen Ansturm, Menschen in den Weltraum zu schicken und zuerst den Mond zu erreichen, beschlossen die NASA und ihre sowjetischen Kollegen, langsamer zu werden und ihre zu erwischenWas zu diesem Zeitpunkt benötigt wurde, erkannten sie, waren Raumfahrzeuge, die es ihren Astronauten ermöglichten, regelmäßig und für längere Zeiträume ins All zu fliegen.
Die Space-Shuttle-Ära
Nachdem die Sowjets das Rennen an den Mond abgetreten hatten, richteten sie ihre Aufmerksamkeit auf die Entwicklung von Raumstationen. Dies führte zum Salyut-Programm, bei dem zwischen 1971 und 1986 acht Stationen in den Orbit entsandt wurden. Die NASA begann unterdessen 1972 mit der Arbeit an einem wiederverwendbaren Raumflugzeugkonzept, das zur Space-Shuttle-Programm.
Dieses Programm basiert auf dem Raumtransportsystem STS vorgeschlagen von der Bericht der Raumfahrt-Arbeitsgruppe im Jahr 1969. Dieser Bericht sah eine Reihe wiederverwendbarer bemannter Raumfahrzeuge vor, die Operationen im Weltraum jenseits der Apollo-Programm . Angesichts des Budgetumfelds der Post-Apollo-Ära war das Space Shuttle das einzige Konzept, das für die weitere Entwicklung ausgewählt wurde.
Dies bestand aus einem wiederverwendbaren Orbital Vehicle OV, das mit den drei des Orbiters gestartet wurde. RS-25-Motoren, zwei Feststoffraketen-Booster und ein externer Treibstofftank. Diese letzteren Elemente würden abbrechen und wegfallen, sobald sie verbraucht wären. Wenn die Mission abgeschlossen war, würde das OV erneut eingeben die Erdatmosphäre und gleiten auf eine Landebahn.
Das vollständig beladene Space Shuttle war 56,1 m 184 Fuß hoch und 8,7 m 29 Fuß im Durchmesser und wog vollgetankt 2240 Tonnen 2,03 Millionen kg. Das Space Shuttle Orbiter hingegen maß 122,17 Fuß 37,237 m lang, 58,6 Fuß 17,86 m breit und 78,1 Fuß 23,79 m in Bezug auf seine Flügelspannweite und wog 120 Tonnen 110.000 kg, wenn er vollgetankt war.
Das Innere des Space Shuttle Orbiter war das größte aller Raumfahrzeuge mit einem Druckvolumen von 32.898 ft³ 931,57 m³ und einem Wohnvolumen von 13.702 ft³ 388 m³. Das Space Shuttle konnte eine Besatzung aus acht Astronauten und bis zu 30,3 Tonnen 27.500 kg transportieren.Nutzlast nach LEO und 5 Tonnen 2.270 kg zum geostationären Orbit GSO.
Zwischen 1977 und 1985 wurden insgesamt sechs Space Shuttles gebaut, darunter das Unternehmen, Kolumbien, Herausforderer, Entdeckung, Atlantis, und Anstrengung. Die Unternehmen war ein nicht angetriebenes Segelflugzeug, das von einer Boeing 747 gestartet und für atmosphärische Testflüge und Landungen verwendet wurde.
Aus Angst vor einer möglichen "Raumflugzeuglücke" begannen die Sowjets 1971 mit der Arbeit an ihrem eigenen Raumflugzeug durch die Buran-Programm . Wie das Space Shuttle bestand der Buran aus einem wiederverwendbaren Orbitalfahrzeug und einem Verbrauchswerfer. Dies war der zweistufige Energie Super-Heavy-Lift-Trägerrakete, die aus einer Kernstufe und vier Umschnallboostern bestand – jeder mit einer VierkammerRD-170 Motor.
Obwohl das Orbiter-Element dem Space Shuttle sehr ähnlich war, hatte es mehrere unterschiedliche Merkmale. Zum Beispiel verließ sich der Buran Orbiter auf seine Triebwerke, um im Orbit Antrieb zu liefern, nicht für den Start. Basierend auf seinen technischen Spezifikationen, der Orbiterwar Berichten zufolge in der Lage, zehn Kosmonauten aufzunehmen und bis zu 110 Tonnen 100.000 kg an LEO und 22 Tonnen 20.000 kg an GSO zu liefern.
Aufgrund von Budgetbeschränkungen und dem Zusammenbruch der Sowjetunion im Jahr 1991 kam es bei dem Programm zu mehreren Verzögerungen und wurde 1993 offiziell eingestellt. Das erste Fahrzeug war erst 1987 verfügbar, und es fand nur ein ungeschraubter Orbitaltestflug stattam 15. November 1988. Dieses Prototypfahrzeug wurde 2002 zerstört, als seine Lagerhalle einstürzte.
Die Absage des Programms, verbunden mit einem Mangel an erfolgreichen bemannten Raumflügen, hat jeden genauen direkten Vergleich zwischen Buran und Space Shuttle verhindert. Das sowjetische Engagement für Raumstationen führte jedoch nicht nur zu den Salyut-Raumstationenund Mir, sondern auch zu Fortschritten bei Frachtlieferfahrzeugen wie dem FortschrittRaumschiff.
Dieses Raumschiff ist im Wesentlichen eine Frachtversion des Sojus-Raumfahrzeugs. Die Entwicklung begann 1978 und wurde bis heute fortgesetzt, was zu vielen Variationen dieses Fahrzeugs führte. Mit einem Innenvolumen von 270 Fuß 7,6 m und der Fähigkeit zu liefernbis zu 2.400 kg 5.300 lb zur ISS oder LEO, dieses Fahrzeug war ein Arbeitspferd für die Programme Salyut, Mir und ISS.
In der Zwischenzeit hat das Space-Shuttle-Programm eine hervorragende Dienstbilanz vorzuweisen. Zwischen 1972 und 2011 wurden 133 erfolgreiche Starts durchgeführt, die eine Vielzahl von Missionsprofilen erfüllten. Dazu gehörten die Durchführung von Experimenten im Orbit, die Lieferung von Satelliten, der Bau der ISS,und die Beförderung von Besatzungen und Nutzlasten zur und von der ISS.
Zwei Missionen waren erfolglos, einschließlich der Herausforderer Katastrophe 1986, das beim Start explodierte, und die Kolumbien Katastrophe 2003, das kurz vor der Landung explodierte. Das Programm demonstrierte auch die Realisierbarkeit und Kosteneffizienz wiederverwendbarer Raumfahrzeuge.
Zwischen 1972 und 2011, als das Programm endete, kostete das Space Shuttle die amerikanischen Steuerzahler insgesamt 196 Milliarden US-Dollar heute 250,52 Milliarden US-Dollar. Inflationsbereinigt macht das 6,76 Milliarden US-Dollar pro Jahr oder 1,45 Milliarden US-Dollar pro Mission. Im Vergleich dazuDas Apollo-Programm kostete zwischen 1961 und 1972 175,52 Milliarden US-Dollar, was ungefähr 15,95 Milliarden US-Dollar pro Jahr oder 10 Milliarden US-Dollar pro Mission ausmacht.
Diese Fähigkeiten würden während der nächsten Generation der Raumfahrt, gekennzeichnet durch mutige neue Schritte und den Aufstieg der kommerziellen Raumfahrtindustrie auch bekannt als NewSpace.
Mond zum Mars
Ab Mitte der 2000er Jahre begann die NASA, sich auf ihren nächsten großen Sprung vorzubereiten. Mit dem Erfolg des Space-Shuttle-Programms und der ISS begann die NASA mit der Arbeit an einer neuen Generation schwerer Startsysteme und Raumfahrzeuge, die erneute Missionen ermöglichen würdender Mond, die Schaffung einer dauerhaften menschlichen Präsenz und Missionen zum Mars.
Dies begann 2004 mit der NASA Vision für die Weltraumforschung VSE-Plan und zwischen 2006 und 2010 im Rahmen des Konstellationsprogramm. Dies führte zu den Vorentwürfen für die Erkundungsfahrzeug der Besatzung CEV, das später in Orion Multipurpose Crew Vehicle MPCV umbenannt wurde, oder das Orion-Raumschiff.
Der Orion basiert auf der gleichen Grundkonfiguration wie der Apollo CSM, hat aber einen vergrößerten Durchmesser, ein aktualisiertes Wärmeschutzsystem und andere moderne Technologien. Das vollständige Orion-Raumschiff umfasst das Crew-Modul CM, das Europäisches Servicemodul ESM, ein Raumfahrzeugadapter und ein Notfall System Abbruch starten LAS.
Die Orion CM ist eine wiederverwendbare Raumkapsel, die den Lebensraum der Besatzung, Lager für Vorräte und Forschungsinstrumente sowie den Docking-Port enthält. Sie ist größer als die Apollo CM mit einem Druckvolumen von 20 m³ und einem bewohnbaren RaumVolumen von 316 cu ft 9 m³ – und kann bis zu sechs Besatzungsmitglieder unterstützen.
Dies ist mit dem ESM gekoppelt, das p bietet Antriebs-, Wärmeregelungs- und Lebenserhaltungssysteme, einschließlich Wasser, Sauerstoff und Stickstoff, sowie Luftrecycling. Es versorgt die Besatzung auch langfristig mit Strom durch vier ausfahrbare Solaranlagen.
Anders als das Apollo-Raumschiff wird die Orion in der Lage sein, Besatzungen für kurzzeitige Missionen zum Mond 21 Tage und langzeitige Missionen zum Mars sechs Monate zu unterstützen. Während letzterer würde die Lebenserhaltung durch eine andere erfolgenModul integriert mit dem Orion mit dem Adapter - wie das Tiefraumtransport DST oder ein ähnliches System.
Das Zeitalter der kommerziellen Raumfahrt
Zwischen 1970 und 2000 betrugen die durchschnittlichen Kosten für das Senden von Nutzlasten in den Weltraum etwa 8.400 $ pro Pfund 18.500 $ pro Kilogramm.Dank der Entwicklung wiederverwendbarer Raketen wie der Falke 9 und Falke schwer, Die Kosten betragen jetzt $1.235 und $640 pro Pfund $2.719 und $1.410 pro kg.
Darüber hinaus hat der kommerzielle Raumfahrtsektor zahlreiche Raumfahrzeuge entwickelt, um den wachsenden Anforderungen von Raumfahrtagenturen und -unternehmen gerecht zu werden, die mit dem Ausscheiden des Space Shuttles im Jahr 2011 notwendig wurden. Ein bemerkenswertes Beispiel ist die Traumjäger Raumflugzeug, entwickelt vom Luft- und Raumfahrtflügel der Sierra-Nevada-Unternehmen SNC.
Ähnlich in Design und Profil dem Space Shuttle, dem Traumjägerverlässt sich auch auf einen Booster, um es in den Weltraum zu bringen. Dort wird es sich auf seine eigenen Triebwerke verlassen, um Manöver durchzuführen, an andere Raumfahrzeuge oder Stationen im Orbit anzudocken, wieder in die Atmosphäre einzutreten und eine Gleitlandung auf einer Landebahn zu machen.
Als Teil des Kommerzielle Versorgungsdienste 2 CRS-2-Programm wurde dieses wiederverwendbare Raumfahrzeug für mehrere Missionen entwickelt, um Besatzung und Fracht zur ISS und zu anderen Orten in LEO zu bringen. Dieses Fahrzeug kann autonom operieren, kann bis zu 15 Mal geflogen werden und bietet Platz für 12.125lb 5.500 kg druckbeaufschlagter und druckloser Fracht.
Die NASA hat auch Verträge mit SpaceX und Boeing über ihre Programm für kommerzielle Besatzungen CCP zur Entwicklung von Raumfahrzeugen, die Besatzungen und Fracht zur ISS bringen können. Dies führte zu zwei wiederverwendbaren Raumfahrzeugen, die autonom andocken und zur Erde zurückkehren können - das SpaceX Drache 2 und die Boeing Besatzungsraumtransport Starliner CST-100.
Die Drache 2 bietet Platz für vier Passagiere in seiner Druckkabine, die ein Volumen von 330 ft³ 9,3 m³ misst. Seine Frachtdrache-Version kann Nutzlasten von bis zu 3.307 kg 7.291 lb an LEO liefern und 3.000 kg 6.614 lbs zur Erde zurückbringen. Am 16. November 2020 war es das erste private Raumschiff, das Menschen zur ISS der brachte. Besatzung-1 Mission und hat seitdem mehrere Crews geliefert.
Die CST-100 hingegen ist etwas größer und bietet Platz für sieben Passagiere in seinem 390 ft³ 11 m³ großen Innenraum. Während seine Frachtkapazität nicht spezifiziert ist, hat das Unternehmen zum Ausdruck gebracht, dass es die minimale Nutzlastkapazität für die ISS-Versorgung überschreitet - 5.511 lbs 2.500 kg. pro Mission – und kann eine Mischung aus Besatzung und Fracht transportieren.
Es kann Berichten zufolge bis zu 10 Mal verwendet werden bei einer Laufzeit von sechs Monaten und verfügt über ein nahtfreies Design, drahtloses Internet und Tablet-Schnittstellen für die Besatzung. Leider hat der Starliner aufgrund technischer Fehler bei unbemannten Testflügen Rückschläge erlittenDie NASA hat angedeutet, dass weitere Versuche nicht früher als stattfinden werdenMai 2022.
Die Zukunft von Raumfahrzeugen
Wenn man sich die neuesten Konzepte und Vorschläge ansieht, wird klar, dass der aktuelle Trend zu wiederverwendbaren Raumfahrzeugen und Raumflugzeugen in absehbarer Zukunft anhalten wird. Boeing hat zum Beispiel beachtliche Erfolge mit seinen X-37B Orbitaltestfahrzeug OTV. Dieses wiederverwendbare Raumflugzeug ähnelt in Profil und Design dem Space Shuttle aber nur ein Viertel so groß.
Zu diesen Ähnlichkeiten gehören die Art und Weise, wie es auf einem Booster-Element in den Weltraum gestartet wird, seine Starrflügelkonfiguration, seine Fähigkeit, Nutzlasten z. B. wissenschaftliche Experimente aus dem Weltraum zurückzubringen, und seine Fähigkeit, zur Erde zurückzugleiten und auf einer Landebahn zu landenEs ist auch völlig autonom und kann in LEO – 150 bis 500 Meilen 240 bis 800 km über der Erdoberfläche – bis zu 270 Tage lang operieren. Bis heute hat die X-37B sechs Testflüge mit der US Air Force durchgeführt USAF und US Space Force USSF.
Seit der Jahrhundertwende Chinas Aufstieg als Raummacht hat auch zum geführt Shenzhou-Raumschiff, ein bemanntes Raumfahrzeug, das als Teil des Chinas bemanntes Raumfahrtprogramm . Sein Design ähnelt dem russischen Sojus Raumfahrzeug ist jedoch größer und voluminöser – etwa 30,35 Fuß lang und 9,2 Fuß breit 9,25 x 2,8 m – und kann drei Taikonauten in seiner Kabine aufnehmen, die ein Volumen von 494,4 Fuß³ 14 m³ misst.
China hat auch ein autonomes wiederverwendbares Raumflugzeug entwickelt: das Chongfu Shiyong Shiyan Hangtian-Qi CSSHQ oder Chongfu. Über dieses Fahrzeug ist nur sehr wenig bekannt, außer dass es viele der gleichen Eigenschaften wie der X-37B aufweist, wie sein Start-, Wiedereintritts- und Landeprofil sowie seine Wiederverwendbarkeit und autonome Fähigkeit.Während seines einzigen Testflugs 6. September 2020 erreichte der Prototyp eine maximale Höhe von 348 km 216 Meilen und blieb 90 Minuten lang im Orbit.
Russland entwickelt die Orel Raumschiff als Teil ihrer Prospective Piloted Transport System PPTS-Programm, das darauf abzielt, ein teilweise wiederverwendbares bemanntes Raumfahrzeug der nächsten Generation zu entwickeln, das ihre Sojus und Fortschritt Raumfahrzeug. Gemäß seinen Spezifikationen ist das Orel wird vier bis sechs Passagiere in seiner Kabine befördern können – die ein Volumen von etwa 635,5 ft³ 18 m³ misst – und bis zu einem Jahr im LEO bleiben.
Eine Mondvariante wurde ebenfalls vorgeschlagen, die in der Lage wäre, eine Besatzung von vier Kosmonauten auf eine 14-tägige Mission in die Mondumlaufbahn zu schicken. Als Teil des vorgeschlagenen russisch-chinesischen Monderkundungsprogramms würde das Raumschiff am angedockt bleiben Mondorbitalstation für bis zu 200 Tage und Rücktransport von 100 kg Fracht einschließlich Mondproben zur Erde.
Reflektiert seinen Eintritt in die Weltraumszene, die Indische Weltraum- und Forschungsorganisation ISRO hat eine eigene Crew-Kapsel entwickelt. Als Teil der Indisches bemanntes Raumfahrtprogramm Ganganyaan, dieses 5.300 kg 11.684,5 lbs schwere Raumschiff besteht aus einem Besatzungs- und Servicemodul ähnlich dem Apollo-Raumschiff und kann in seinem 280 ft³ 8 m³ Innenvolumen bis zu drei Astronauten aufnehmen.
Für seine erste bemannte Mission, geplant für frühestens 2023, das Ganganyaan-Raumschiff wird eine zwei- oder dreiköpfige Besatzung bis zu sieben Tage lang in eine Höhe von 400 km 250 Meilen fliegen.
Aber vielleicht ist die am meisten erwartete und ehrgeizigste Entwicklung, die für die kommenden Jahre erwartet wird, die Raumschiff. Dieses wiederverwendbare Fahrzeug ist das Raumfahrzeugelement von SpaceX Raumschiffund Superschwer Startsystem, das schließlich das Rückgrat des Unternehmens werden und seine Flotte ersetzen wirdFalke 9 und Falke schwer Raketen.
Die Raumschiff, die oder Jupiter
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