ΑΣΤΡΟΝΑΥΤΙΚΗ

ΑΣΤΡΟΝΑΥΤΙΚΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

  Αστροναυτική ονομάζεται ο κλάδος της Αστρονομίας ο οποίος ασχολείται με τις διαστημικές πτήσεις.

 Αστροναυτική ονομάζεται ο κλάδος της Αστρονομίας ο οποίος ασχολείται με τις διαστημικές πτήσεις

  Η Αστροναυτική περιλαμβάνει πτήσεις διαστημοπλοίων ,τοποθέτηση σε τροχιά δορυφόρων, εξαπόλυση μη επανδρωμένων διαστημικών οχημάτων προς τα αντικείμενα του Ηλιακού Συστήματος.Γενικότερα προσπαθεί να κάνει πραγματικότητα ένα από τα όνειρα του ανθρώπινου είδους που να ταξιδέψει στο διάστημα.

ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΑΣΤΡΟΝΑΥΤΙΚΗΣ

  Η ιστορία της Αστροναυτικής χωρίζεται σε τρία μέρη:

α) στην εποχή των πυραύλων

β) στην εποχή των δορυφόρων και 

γ) των διαστημικών πτήσεων.

Ο Λέοναρντ Όιλερ (Leonard Euler, 15 Απριλίου 1707 – 18 Σεπτεμβρίου 1783) ήταν πρωτοπόρος Ελβετός μαθηματικός και φυσικός. Σε αυτόν οφείλεται, ανάμεσα σε άλλα, και η καθιέρωση του συμβόλου f(x) για τις συναρτήσεις

  Την εποχή της πυρίτιδας  τον 13ο μ.Χ. αιώνα εμφανίστηκαν οι πρώτοι πρόχειροι πύραυλοι.

Ο Ζοζέφ Λουί Λαγκράνζ (Joseph-Louis Lagrange ή Giuseppe Lodovico Lagrangia) (25 Ιαν., 1736 – 10 Απρ., 1813) ήταν Ιταλός μαθηματικός, φυσικός και αστρονόμος, που έζησε το μεγαλύτερο μέρος της ζωής του στην Πρωσία και τη Γαλλία.Έκανε πολύ σημαντικές μελέτες συνεισφέροντας σε όλα τα πεδία της μαθηματικής ανάλυσης, στη θεωρία αριθμών, αλλά και στην κλασσική μηχανική και ουράνια μηχανική

  Πρώτος ο Ισαάκ Νεύτων τον 17ο αιώνα ασχολήθηκε με την αστροναυτική σε θεωρητικό επίπεδο που καθιέρωσε τα θεμελιώδη μαθηματικά των διαστημικών ταξιδιών.Αργότερα οι μεγάλοι μαθηματικοί Λέοναρντ Όιλερ  τον 18ο και Λαγκράνζ τον 19ο ανακάλυψαν τις εξισώσεις που χρειαζόταν η ανάπτυξη της αστροναυτικής.

Ο Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι (ρωσ. Константи́н Эдуа́рдович Циолко́вский) (17 Σεπτεμβρίου 1857 - 19 Σεπτεμβρίου 1935) ήταν επιστήμονας και πρωτοπόρος της Αστροναυτικής θεωρίας της Αυτοκρατορικής Ρωσίας και της Σοβιετικής Ένωσης. Θεωρείται από πολλούς ως ο πατέρας της θεωρητικής αστροναυτικής.Με τη δουλειά του εμπνευσε αργότερα τους κορυφαίους Σοβιετικούς σχεδιαστές πυραύλων, όπως ο Σεργκέι Κορολιόβ και ο Βαλεντίν Γκλούσκο, και συνέβαλε στην επιτυχία του Σοβιετικού διαστημικού προγράμματος

 Όμως πατέρας της Αστροναυτικής θεωρείται ο Κονσταντίν Τσιολκόφσκι ο οποίος το 1903 παρουσίασε και το πρώτο σχέδιο πυραύλου που θα λειτουργούσε με υγρά καύσιμα.Ο Κονσταντίν Τσιολκόφσκι ανακάλυψε τη εξίσωση πυραύλων. Η εξίσωση αυτή  υπολογίζει τη τελική ταχύτητα του και είναι η εξής:

                                                                         Δυ=υe lnm0/m1

όπου:

Δυ η μεταβολή της ταχύτητας του πυραύλου

m1 η μάζα του διαστημικού οχήματος

m0 η συνδυασμένη μάζα του καυσίμου και του διαστημικού οχήματος

υe η ταχύτητα εξάτμισης των προωθητικών

  Στις αρχές της δεκαετίας του 1920, ο Αμερικανός Ρόμπερτ Γκόνταρντ είχε αναπτύξει τις δικές του θεωρίες όσον αφορά τη χρήση πυραύλων ως μέσο προώθησης σε διαστημικές πτήσεις.Έφτιαχνε πυραύλους υγρών καυσίμων, που σε μερικές δεκαετίες θα αποτελούσε κρίσιμο στάδιο για την ανάπτυξη πυραύλων όπως το V-2 και το Κρόνος V.

Ο Βέρνερ φον Μπράουν (Wernher Magnus Maximilian Freiherr von Braun· Βιρσίτζ Πολωνίας, 23 Μαρτίου 1912 – Αλεξάντρια, Βιρτζίνια, ΗΠΑ,16 Ιουνίου 1977) ήταν Γερμανο-Αμερικανός μηχανικός με σημαντική συμβολή στην δημιουργία βαλλιστικών πυραύλων και πυραύλων που μετέφεραν τους αστροναύτες στην Σελήνη. Θεωρήθηκε από τους σημαντικότερους επιστήμονες ειδικούς σε προβλήματα σχετικά με τα διαστημικά ταξίδια

  Όμως η αστροναυτική είχε πρακτική εφαρμογή κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου ο γερμανός επιστήμονας Wernher von Brawn εξέλιξε αρκετούς τύπους πυραύλων για στρατιωτικές όμως εφαρμογές.

Ο Φον Μπράουν δημιούργησε τον πύραυλο Α4 (Aggregat-4) ο οποίος ήταν μέρος της σειράς πυραύλων που ο Φον Μπράουν σχεδίασε και κατασκεύασε για λογαριασμό της ναζιστικής Γερμανίας στο διάστημα 1933–1945

 Δημιούργησε τον πύραυλο Α4 (Aggregat-4) ο οποίος ήταν μέρος της σειράς πυραύλων που ο Φον Μπράουν σχεδίασε και κατασκεύασε για λογαριασμό της ναζιστικής Γερμανίας στο διάστημα 1933–1945. Ο A4 έγινε γνωστός σαν V2 (Vergeltungswaffe 2, στα γερμανικά σημαίνει «όπλο της εκδίκησης») και χρησιμοποιήθηκε από το 1942 κυρίως στον πόλεμο της Γερμανίας κατά της Αγγλίας.

ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΗ ΠΤΗΣΗ

  Η διαδικασία της ανακάλυψης του διαστήματος παραμένει μια επικίνδυνη επιχείρηση, και θα συνεχίσει δυστυχώς να είναι έτσι και για το εγγύς μέλλον.

Οι διαστημικές πτήσεις είναι δύσκολες, επικίνδυνες, και βρίσκονται αντιμέτωπες με τεράστιες αποστάσεις, τουλάχιστον με τους ανθρώπινους όρους

  Η ατμόσφαιρα απορροφά πλήθος ακτινοβολιών, επίσης απορροφά και όλες τις ηλεκτρομαγνητικές κυμάνσεις, εκτός από μια, του φωτός. Διαστρέφει τα είδωλα των αστέρων και λόγω της διάθλασης προκαλεί μεταβολή των συντεταγμένων. Αν ήταν δυνατό να έχουμε αστεροσκοπείο έξω από την ατμόσφαιρα, θα είχαμε πιο καλές και ακριβείς μετρήσεις. Αυτό έγινε δυνατό με τους τεχνητούς δορυφόρους.

Η διαδικασία της ανακάλυψης του διαστήματος παραμένει μια επικίνδυνη επιχείρηση, και θα συνεχίσει δυστυχώς να είναι έτσι και για το εγγύς μέλλον

  Έτσι αποφεύγουμε τις τυχόν παραμορφώσεις που προκαλεί η ατμόσφαιρα και μας δίνεται η δυνατότητα να μελετήσουμε το σύμπαν και με άλλα μήκη κύματος. Επίσης, με τους δορυφόρους μπορούμε να μελετήσουμε τα ουράνια σώματα από πιο κοντά.

Ένα σύγχρονο διαστημόπλοιο

 Έχει ήδη μελετηθεί η Σελήνη μετά την προσεδάφιση σ’ αυτήν αστροναυτών. Επίσης διαστημόπλοια, όπως τα «Μάρινερ» και «Αφροδίτη», έχουν περάσει κοντά από τους πλανήτες Άρη και Αφροδίτη, και μάλιστα ένας βολιστήρας «Αφροδίτη» έχει προσεδαφιστεί ομαλά στον πλανήτη Αφροδίτη.

ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΩΝ ΠΤΗΣΕΩΝ

 Οι διαστημικές πτήσεις είναι δύσκολες, επικίνδυνες, και βρίσκονται αντιμέτωπες με τεράστιες αποστάσεις, τουλάχιστον με τους ανθρώπινους όρους. Παρά τις μεγάλα μέτρα ασφάλειας, κατά τη διάρκεια 144 επανδρωμένων διαστημικών αποστολών της, οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν χάσει 17 αστροναύτες.

Μεγάλη αίθουσα με σύγχρονους υπολογιστές για την αντιμετώπιση των προβλημάτων των διαστημικών πτήσεων

  Ίσως οι πιο μεγάλες δυσκολίες για τις αποστολές στο διάστημα, είναι οι πόροι που απαιτούνται για να ζήσουν και να εργαστούν εκεί πάνω οι άνθρωποι. Παραδείγματος χάριν, το κοινό μόριο του νερού μπορεί να παραγάγει το οξυγόνο για να αναπνεύσουν, νερό για να πιουν, ενώ παίρνουμε από αυτό οξυγόνο και υδρογόνο ως προωθητήρια δύναμη. Ευτυχώς, αυτοί οι πόροι υπάρχουν πιθανώς σε κάποια μορφή εν αφθονία στους πρώτους δύο προορισμούς του ανθρώπου, το φεγγάρι και τον Άρη.

Αστροναύτης προσπαθεί να διορθώσει μια βλάβη στο διαστημόπλοιο

  Αυτήν την περίοδο, υπάρχουν πολλά που δεν ξέρουμε για την εξαγωγή των χρήσιμων υλικών και των διαδικασιών που απαιτούνται για να υποστηρίξουν τέτοια δραστηριότητα. Αυτά τα ζητήματα θα απαιτήσουν την πείρα και της NASA και των μεταλλευτικών βιομηχανιών.

ΣΤΟΧΟΙ ΑΣΤΡΟΝΑΥΤΙΚΗΣ

 Οι κυριότεροι στόχοι της σύγχρονης Αστροναυτικής είναι:

α) Επιστροφή των διαστημικών λεωφορείων σε ακίνδυνες πτήσεις, ολοκλήρωση της αποστολής του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού (ISS),

β) σταδιακή κατάργηση των διαστημικών λεωφορείων όταν σταματήσει τη λειτουργία του ο ISS (περίπου το 2010),

γ) αποστολή ενός διαστημικού μη επανδρωμένου σκάφους σε τροχιά και ενός ρομπότ που θα προσεδαφιστεί στην Σελήνη,

δ) επανδρωμένη αποστολή στη Σελήνη μετά το 2015, αλλά το αργότερο έως το 2020,

ε) ρομποτικές αποστολές στον Άρη για να προετοιμάσουν μια μελλοντική επανδρωμένη αποστολή και τέλος

στ) μια εξερεύνηση πέρα από το Ηλιακό Σύστημα.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ ΤΗΣ ΑΣΤΡΟΝΑΥΤΙΚΗΣ

  Οι τεχνολογικές περιοχές που υποστηρίζουν τις αεροναυτικές αποστολές είναι πολυάριθμες και υπερβολικά ακριβές Μερικές από αυτές είναι εξής:

1) Τεχνολογίες που θα επιτρέψουν την ανέλκυση στο Διάστημα μεγάλου φορτίου, ιδιαίτερα σε τροχιές κοντά στη Γη.

2) Προηγμένες δομές υλικών, εξαιρετικά ελαφρές, πολλών χρήσεων για κατασκευή διαστημικών σκαφών.

3) Υψηλή επιτάχυνση - μεγάλος κύκλος ζωής και επαναχρησιμοποίηση της διαστημικής κύριας μηχανής, για τα οχήματα με πληρώματα.

4) Προηγμένη ισχύς και μεγάλη προωθητική ικανότητα (με χρήση κυρίως θερμο-πυρηνικής και ηλεκτρο-πυρηνικής ενέργειας, που θα βοηθήσουν το διαστημικό σκάφος να λειτουργεί καθώς και να επικοινωνεί, ιδιαίτερα στο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα, όπου η Ηλιακή Ενέργεια του Ήλιου δεν μπορεί πλέον να χρησιμοποιηθεί από ηλιακά πάνελ.

5) Τεχνολογίες ψύξης για τους αστρονομικούς αισθητήρες ακρίβειας και προηγμένο διαστημικό σκάφος.

6) Τηλεσκόπια της επόμενης γενιάς μεγάλου ανοίγματος .

7) Διαστημικές συμβολομετρικές διατάξεις και αναγνώριση νέων πλανητών.

8) Επικοινωνίες υψηλού εύρους συχνοτήτων, οπτικής περιοχής και μικροκυματικά συστήματα υψηλής συχνότητας, με ενίσχυση των ρυθμών της μετάδοσης των στοιχείων.

9) Ακρίβεια κατά την είσοδο, την κάθοδο και την προσγείωση - ακρίβεια που στοχεύει στην προσεδάφιση σε πλανήτες και φυσικούς δορυφόρους με μεγάλο και χαμηλό g.

10) Ανακύκλωση του οξυγόνου, του διοξειδίου του άνθρακα, και του νερού εκεί όπου θα ζουν τα πληρώματα των μακροχρόνιων αποστολών στο διάστημα.

11) Συστήματα για δραστηριότητες εκτός διαστημικών σκαφών, συγκεκριμένα για παραγωγική εργασία σε πλανητικές επιφάνειες.

12) Αυτόνομα συστήματα και ρομπότ - για να ελέγχουν, να διατηρούν, και όπου είναι δυνατόν, να επισκευάζουν σύνθετα διαστημικά συστήματα.

13) Συλλογή επιστημονικών δεδομένων και ανάλυση - αισθητήρες με ανεκτικότητα στην θερμοκρασία και στην σκληρή ακτινοβολία.

14) Ελαχιστοποίηση του βιοϊατρικού κινδύνου - διαστημική ιατρική. Τηλε-έλεγχος, διάγνωση και θεραπεία.

15) Τεχνολογίες ελλιμενισμού διαστημικών οχημάτων και κατασκευή μεγάλου φορτίου διαστημοπλοίων.

16) Αυτοματοποιημένα ραντεβού και ελλιμενισμός - για τις επανδρωμένες πτήσεις και τις ρομποτικές αποστολές επιστροφής δειγμάτων.

17) Χρησιμοποίηση των πόρων άλλων πλανητών, που θα μας επιτρέψει να κόψουμε τον ομφάλιο λώρο με τη Γη για την αποστολή εφοδίων.

ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ

  Οι διαστημικές υπηρεσίες των διαφόρων κρατών και διεθνών οργανισμών της Γης είναι οι παρακάτω:

1) National Aeronautics and Space Administration (ΗΠΑ)

Η NASA (αγγλ. National Aeronautics and Space Administration, ελλ. Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος, συχνά γράφεται στα ελληνικά και ως ΝΑΣΑ) είναι κρατικός αμερικάνικος οργανισμός που ασχολείται με την εξερεύνηση του διαστήματος, την αεροναυτική και τη μελέτη του περιβάλλοντος της Γης. Ιδρύθηκε στις 29 Ιουλίου του 1958 με την Πράξη Εθνικής Αεροναυτικής και Διαστήματος.Η έδρα της NASA βρίσκεται στηνΟυάσινγκτον, ενώ όλες οι εκτοξεύσεις των επανδρωμένων και μη επανδρωμένων διαστημοπλοίων της πραγματοποιούνται στο διαστημικό κέντρο Κένεντι

2) European Space Agency (ESA) (Ευρώπη)

3) United Nations - Office for Outer Space Affairs (OOSA) (ΟΗΕ)

4) Argentinian Space Agency (Αργεντινή)

5) Brazilian Space Agency (Βραζιλία)

6) Canadian Space Agency (Καναδάς)

7) China National Space Administration (Κίνα)

8) Federal Space Agency of Russian Federation (Ρωσία)

9) Indian Space Research Organisation (Ινδία)

10) Iranian Space Agency (Ιράν)

11) Japan Aerospace Exploration Agency (Ιαπωνία)

12) National Space Agency of Ukraine (Ουκρανία)

13) Space and Upper Atmosphere Research Commission (Πακιστάν)