فضا پيما هاي نسل جديد بشر 2013-2020

*

تصویر

از دهه ی 60 تاکنون، فضاپیماهای Soyuz به عنوان موفق ترین فضاپیماهای شوروی/روسیه بارها مسئولیت انتقال پرسنل بین المللی به ایستگاه های فضایی میر و ISS را برعهده داشته اند و در طول دهه های متمادی ، این طرح های پیشنهادی برای جایگزینی سایوز بوده اند که به موزه ها پیوسته اند. اما با نیاز روزافزون به ورود نسل جدیدی از فضاپیماها به صنعت روسیه با تکنولوژی پیشرفته تر و از طرفی، کاهش وابستگی روسیه به پایگاه بایکونور و بدست آوردن قابلیت ارسال انسان به فضا از طریق ایستگاه های موجود در خاک روسیه ، سازمان فضایی روسیه (Roscosmos) در سالهای اخیر تحت مناقصه ای بنام Prospective Piloted Transport System که به اختصار PPTS نامیده میشود.

در این تاپیک در سه مرحله به شرایط اعلامی آژانس فضایی روسیه برای نسل بعدی فضاپیماهای روسی ، طرح پیشنهادی شرکت RKK Energia بعنوان برنده ی مناقصه و لانچرهای احتمالی برای فضاپیمای PPTS پرداخته خواهد شد.

تصویر

شرایط آژانس فضایی روسیه (Roscosmos) برای کانسپت فضاپیمای جدید :

فضاپیماهای جدید مانند Soyuz ، بدون بال و با قابلیت انجام ماموریت ها بصورت دستی و فول اتوماتیک خواهد بود و برخلاف Soyuz که تمامی بخش های آن یک بار مصرف هستند، بخشی از سیستم های PPTS قابل استفاده ی مجدد خواهند بود. از جمله شرایط مطرح شده توسط آژانس Roscosmos برای فضاپیماهای جدید که در سال 2009 اعلام شد میتوان به چند نسخه ای بودن فضاپیما جهت ماموریت های مختلف اشاره کرد. طبق سند منتشر شده توسط این سازمان، دو ورژن زمین گرد و ماه گرد، طبق ملزومات زیر برای فضاپیمای جدید در نظر گرفته شده است :

– ورژن زمین مدارگرد این فضاپیما باید با وزن 12 تن، ظرفیت حمل 6 نفر و حمل بار حداقل 500 کیلوگرم (در مدل Cargo ، تا 2000 کیلوگرم) و پرتاب از مرکز فضایی Vostochny ، قادر به انجام ماموریت های خودکار 30 روزه یا ماموریت های 1 ساله  هنگام پهلو گرفتن در ایستگاه فضایی بین المللی در مدار 51.6 درجه یا هنگام پهلو گرفتن در ایستگاه فضایی آینده ی روسیه در مدار 51.8 درجه باشد.
– مدل ماه گرد این فضاپیما با وزن 16.5 تن، پرسنل 4 نفر و ظرفیت حمل بار 100 کیلوگرم، باید قادر به ماموریت های 14 روزه برای رسیدن به مدار چرخش دور ماه و یا ماموریت دراز مدت 200 روزه در مدار ماه (LOS).

تصویر
مقایسه بین کانسپت های زمین گرد و ماه گرد فضاپیمای PPTS با فضاپیمای Soyuz

تصویر
چشم انداز 30 ساله ی فضاپیمای PPTS

فضاپیما باید در هنگام ماموریت اتوماتیک قادر به انجام کارهای زیر باشد:

– سرویس دادن به فضاپیماها و پلتفرم های بدون سرنشین
– برچیدن قطعات خراب شده ی فضاپیما یا زباله ی فضایی از مدار
– انجام آزمایش و تحقیقات روی بارهای مختلف
– انجام تست روی تکنولوژی های سنجش از راه دور و اخطار زودهنگام شرایط اضطراری و فجایع طبیعی
– انجام ماموریت های دو منظوره و با ماهیت نظامی

آژانس فضایی روسیه همچنین از شرکتها خواسته است تا امکان پرتاب یک نسخه ی اصلاح شده از فضاپیمای پیشنهادی به مدار نزدیک قطب با انحراف 73.2 درجه ای نسبت به خط استوا را بررسی نماید. دیگر شرایط در نظر گرفته شده برای این فضاپیما قابلیت انجام تمام عملیات پرواز توسط یک فضانورد و هنگام استقرار در یک صندلی است (هرچند دو کاکپیت با تجهیزات برابر باید برای کنترل فضاپیما در نظر گرفته شود)، آژانس همچنین آستانه فشار وارده به خدمه ی پروازی را بشرح زیر اعلام نموده است:

فشار اسمی هنگام تزریق به مدار : 4g
فشار نامی هنگام بازگشت به اتمسفر زمین : 3g
فشار اسمی هنگام فعال شدن سیستم خروج اضطراری در پی شکست در عملکرد فضاپیما : 7g
فشار اسمی هنگام فعال شدن سیستم خروج اضطراری در فاز Reentry (بازگشت به زمین) : 12g

از مارس 2009 ، آژانس فضایی روسیه محدوده ی دقت فرود کپسول روی خاک روسیه را از 2 کیلومتر به 10 کیلومتر افزایش داده است.

گفتنی است طبق اظهارات مقامات روسی و سند دورنمای 30 ساله ی که در نمایشگاه MAKS-2009 رونمایی شد. هدف نهایی فضاپیمای PPTS، ماموریت های فضایی تحقیقاتی به دیگر کرات با محوریت ماه و مریخ خواهد بود.

تصویر

سناریوی ماموریت ماه گرد فضاپیمای PPTS :

– پرتاب فضاپیما با 4 سرنشین بهمراه مرحله ی شتاب دهنده از ایستگاه Vostochny به مدار زمین گرد در ارتفاع 200 کیلومتری
– بکار افتادن مرحله ی شتاب دهنده (Accelerator Stage) و اضافه کردن 3220 متر بر ثانیه به سرعت فضاپیما برای خروج از مدار زمین گرد و حرکت به سمت ماه
– تزریق 1300 متر بر ثانیه سرعت به فضاپیما توسط مرحله ی شتاب دهنده برای ورود به مدار ماه گرد با ارتفاع 100 کیلومتر
– جدا شدن فضاپیمای سرنشین دار (PK) از مرحله ی شتاب دهنده در مدار ماه گرد
– پهلو گرفتن فضاپیما کنار ایستگاه فرود و پرتاب بدون سرنشین ماه گرد (VPK)
– انتقال پرسنل به VPK ، جدا شدن از فضاپیما و فرود روی کره ی ماه
– بلند شدن VPK از روی سطح ماه
– اتصال VPK به سفینه ی سرنشین دار
– انتقال خدمه از VPK به PK
– روشن شدن موتور فضاپیما و خروج از مدار ماه گرد با سرعت 1280 متر بر ثانیه
– اصلاح مسیر توسط فضاپیما برای بدست آوردن رویکرد مناسب برای بازگشت به اتمسفر زمین
– جدا شدن کپسول خدمه از ماژول پیشرانه برای بازگشت به اتمسفر زمین
– فرود کپسول در منطقه ی جنوبی روسیه در نزدیکی مرز با قزاقستان

ب

#

 

ه

ا

 

ا

تصویر

قسمت دوم

طرح “Pilotiruemyi Transportny Korabl Novogo Pokoleniya” توسط شرکت RKK Energia:

در سال 2009 ، طرح فضاپیمای شرکت “راکت و موشک کورولف انرژیا” موسوم به “سفینه حمل و نقل سرنشین دار نسل بعد” (به اختصار PTK NP) ، رسما برنده ی مناقصه ی PPTS سازمان فضایی روسیه گردید و این شرکت به عنوان پیمانکار اصلی، کار ساخت و توسعه ی این فضاپیما را بر عهده دارد. طراحی اولیه ی فضاپیما توسط شرکت مذکور از آوریل 2009 آغاز شد طبق برنامه بندی انجام شده اولین تست پروازی بدون سرنشین این فضاپیما در سال 2017 و تست پروازی سرنشین دار آن در سال 2018 انجام خواهد شد.

در نمایشگاه MAKS-2009 ، برای اولین بار ماکت طرح PTK NP در معرض دید عمومی قرار گرفت و اطلاعاتی از مشخصات این فضاپیما منتشر شد که نشان از عزم روسها برای بکارگیری تکنولوژی های مدرن و حتی بی همتا در این سفینه دارد.

تصویر

بنابر اطلاعات منتشر شده توسط سازندگان ، فضاپیمای اصلی از بخش سرنشین دار اولیه ی PTK NP و چند اصلاحیه (Modification) تشکیل خواهد شد که که اصلاحیه های اضافی، ماموریت های تخصصی از جمله ماموریت های با محوریت ماه، سرویس و تعمیر ماهواره ها در مدارات پایین زمین گرد و انتقال و تحویل بار و خدمه را ممکن خواهند کرد. فضاپیما بصورت ماژولار خواهد بود و از دو بخش بازگشتی (Reentry Compartment) و بخش موتور (Engine Compartment) تشکیل شده است. این فضا پیما قادر به انتقال 6 خدمه و 500 کیلوگرم بار یا 2000 کیلوگرم بار در حالت Cargo به فضا و هنگام بازگشت به زمین است، قطر این فضاپیما 4.4 متر است که دو برابر قطر فضاپیمای سایوز بوده و عملکرد آیرودینامیکی مطلوب در مانورهای فضاپیما در هنگام فرود (Landing) را تضمین میکند.

همچنین شرکت Energia استفاده از سیستم های کنترل کامپیوتری و سنجش پیشرفته در فضاپیما برای پردازش اطلاعات ناوبری دریافت شده از سنسورها جهت ماموریت های پهلوگیری و فرود را نیز تضمین نموده که از جمله ی این سنسورها، تجهیزات کنترل ترافیک هوایی، گیرنده های دقیق سیگنال GLONASS و ژیروسکوپ های نوری با دقت بالا میباشد. همچنین برای افزایش بقاپذیری فضاپیما در هنگام خطای در عملکرد سنسورها در ماموریت های ارتفاع پایین (که اصطلاحا حالت کور یا Blind نامیده میشود) ، یک سیستم مخابراتی برای ارسال و دریافت اطلاعات تله متری از مرکز کنترل فضایی بوسیله ی ماهواره های رله ی مخابراتی و تحت یک لینک ارتباطی رمز گذاری شده(با قابلیت دیکدینگ ساده جهت کاهش تاخیر پردازش)، برای فضاپیما تعبیه شده و استفاده از مانیتورهای کریستال مایع برای خدمه نیز تایید شده است. طبق مدل ماکت ، آنتن های هدایتی برای پهلوگیری در بدنه مشاهده نشده که امکان استفاده از سنسورهای کامپکت و لیزری برای این کار را تقویت میکند.

تصویر

یکی از ویژگی های متمایز کننده این فضاپیما که طبق اعلام متخصصان شرکت Energia ، یک تکنولوژی “بی همتا” به شمار میرود، سیستم فرود این فضاپیماست. یکی از محدودیت های جغرافیایی اصلی روسیه در ماموریت های فضایی، محدود بودن زمین های هموار و واجد شرایط فرود فضاپیما (توپوگرافی ، وضعیت خاک ، قدرت باد و محدودیت تاسیسات) در بخش جنوبی روسیه (برای فرود از مدار 51.6 درجه) است، بهمین دلیل نیاز به توسعه ی شیوه های نو برای فرود با دقت بالای فضاپیماها یکی از تاکیدات سازمان فضایی روسیه برای نسل بعدی فضاپیماهای این کشور است.

بهمین دلیل شرکت Energia تصمیم به جایگزین کردن سیستم فرود با چتر بعلت تحت تاثیر باد بودن آن با یک سیستم واکنشی کرده است که در آن، با استفاده از تراست راکت های سوخت جامد (احتمالا قابل کنترل بوسیله تغییر بردار رانش) که از ارتفاع یک کیلومتری سطح زمین روشن میشود ،نیروی وزن وارد بر فضاپیما خنثی شده و نرخ سقوط فضاپیما در هنگام لندینگ بشدت کاهش میابد. مشابه این سیستم لندینگ که بی تفاوت به سفینه های فیلم های تخیلی نیست، تا پیش از این نیز تحت عنوان سیستم “RAPID” توسط نیروی هوابرد روسیه (VDV) برای فرود تجهیزات سنگین و تانک ها و زره پوش های 20 تنی استفاده میشد. در سیستم پیشرانه ی استفاده شده ی این فضاپیما از سوخت های غیرآلاینده از جمله گاز اکسیژن و اتیل الکل استفاده خواهد شد و استفاده از آن باعث افزایش وزن کل سیستم بازگشتی به زمین به 7.7 تن خواهد شد.

تصویر

از جمله دیگر مشخصات اعلام شده درباره ی این فضاپیما میتوان به جایگزین شدن کلتکورهای خورشیدی چرخان با کلکتورهای ثابت در نمونه های جدید و باتری های لیتیومی بعنوان منبع تغذیه ی انرژی سفینه و استفاده از آلیاژهای جدید آلومینیومی با کامپوزیت کربن در ساخت ساختار اصلی این فضاپیما اشاره کرد که باعث کاهش 20 تا 30 درصدی وزن فضاپیما خواهد شد.

تصویر

یکی دیگر از ویژگی های مهم این فضاپیما ، جایگزین شدن سیستم یک بار مصرف حفاظت حرارتی بدنه ی فضاپیما که هنگام بازگشت به اتمسفر زمین بصورت لایه لایه از بین میرود با تکنولوژی پنل های حفاظت حرارتی با قابلیت بازیابی و استفاده ی دوباره است. این در حالی اتفاق میافتد که همزمان ناسا در سفینه ی فضایی جدید خود Orion در حال بازگشت از پنل های حفاظت حرارتی با قابلیت استفاده دوباره (که در فضاپیماهای شاتل بکار رفته بود) به لایه های حفاظتی یکبار مصرف سفینه های فضایی آپولو است.

تصویر

پنل های حفاظت گرمایی قابل استفاده ی چندباره در فضاپیمای Shuttle

تمام حقوق متعلق به میلیتاری است

#5 OFFLINE   davoud

Master Sergeant

  • Members
  • 275 ارسال

ارسالی 23 July 2013 – 02:14 PM

ممنون به خاطر ایده جالب تاپیک. یه مقداری نثر مقاله تو بعضی قسمت ها شیوا ، روان و سلیس نیست. حالا نمیدونم به خاطر ترجمه هست یا چیز دیگه. مثلا بعضی جاها ایراد دستور زبانی تو جایگذاری فعل و فاعل هست.

عنوان تاپیک هم اگر این گونه میبود، معنی زیباتری پیدا میکرد : “PPTS ، پنجره ای به روی آینده صنعت فضانوردی روسیه”
یا بدون کلمه روسیه: icon_arrowd

(
اما در مورد خود مبحث. با توجه به شکست هایی که روس ها در زمان شوروی سابق در برنامه سفر انسان به ماه و در رقابت با آمریکا ، متحمل شدند و قافیه رو به اونا باختن، این برنامه تازه که ماموریت های ماه و مریخ رو هم شامل میشه، براشون خیلی بلند پروازانه و سنگین به نظر میاد. اون هم با توجه به هزینه های سرسام آور چنین پروژه هایی و اقتصاد ضعیف و وابسته به صادرات گاز روسیه.

اگر بتونن این طرح کانسپت رو به یه جاهایی و سرانجامی برسونن، حالا در هر سطحی ولو بدون برآورده کردن پیش بینی ها و نیازهای اولیه مورد انتظار، میتونن خیلی از شکست ها توی برنامه های نیمه تمام قبلی خودشون رو که به دلیل مشکلات عدیده اقتصادی و کمبود بودجه لنگ در هوا شده بودند، جبران کنند و تبلیغ بزرگی برای صنعت فضایی روسیه و جلب رضایت مشتری برای پرتاب های تجاری ماهواره ها خواهد بود.

سیستم فرود این وسیله هم اصلا و ابدا “بی همتا” به شمار نمیاد. چون که سال هاست که شرکت اسپیس ایکس داره روی فضاپیمایی از این نوع کار میکنه و تا به حال آزمایشات زیادی رو با موفقیت انجام داده و داره پله پله جلو میره.

تاپیک مربوط به این سیستم فرود رو جناب مهدوی ایجاد کردن و قابل دسترس برای مطالعه همگان هست. تمامی ویدیوها و عکس های آزمایشات مربوط به این سیستم هم در اون تاپیک موجود هست.

مقایسه این سیستم فرود فضاپیما با سیستم پرتاب تانک با چتر از هواپیما هم از پایه و اساس غلطه چون کارایی کاملا متفاوتی دارند و به قول معروف: میان ماه من تا ماه گردون   تفاوت از زمین تا آسمان است.

نکته و بحث درباره پنل های حفاظت حرارتی هم بسیار است. شاید لایه های چند بار مصرف که در گذشته در شاتل فضایی استفاده میشد، در آینده پاسخگوی نیازهای فضاپیمای نسل بعد نباشه و به این دلیل دوباره به استفاده از لایه های یک بار مصرف روی آورده باشند.

در مجموع این یک طرح هنوز یه کانسپت ساده روی کاغذ هست که هیچ کاری در دنیای واقعی بر روی اون انجام نگرفته و اگر بخوایم اون رو با پروژه هایی که شرکت هایی مثل بویینگ و ULA و لاکهیدمارتین و اسپیس ایکس در همکاری با شرکت هایی مثل آئروجت و راکت داین و پرت اند ویتنی و ATK انجام میدن ، مقایسه کنیم ، میبینیم که این طرح راه دراز و دشواری در پیش رو داره. راهی که هنوز گام برداشتن در اون آغاز نشده.

 

 

 

ارسالی

بنده عمدا روسیه رو از تیتر کنار گذاشتم چون همانطور که سایوز الان یک لانچر چند منظوره و دارای بازار بین المللی در تمامی کشورهای درگیر در پروژه ی ISS یا پرتاب ماهواره های سبک بود، الان هم این فضاپیما قراره جای اون رو بگیره لذا یک در برای تمام دنیا خواهد بود. واضحه که روسها نگران به خطر افتادن مونوپولی سایوز روی پروازهای فضایی با ورود فضاپیماهای شرکت فالکون و … هستند و PPTS رقیب مستقیم این کشور در مقابل نسل جدید فضاپیماهای شرکت های خصوصی و البته فضاپیمای Orion به حساب میاد.

در مورد تکنولوژی لندینگ این فضاپیما (که به اختصار VTVL نامیده میشود) ، اگر منظورتون از پروژه ی اسپیس ایکس ، پروژه ی Grasshopper هست باید به خدمتتون یادآور بشم که اولا “بی همتا” بودن این طرح اولین بار توسط مختصصان روسی در سال 2009 ادعا شده در حالیکه Grasshopper اولین بار در سال 2011 اعلام شد. در ثانی این پروژه ی شرکت اسپیس ایکس صرفا یک Technology Demonstrator هست ، اصلا فضاپیما نیست که با PPTS مقایسه بشه و بالاترین ارتفاعی که تاکنون رفته 250 متر هست ، البته تحقیقات روی این مقوله رو کشورها خیلی پیش از این انجام داده اند و حتی بر مبنای آن سیستم هایی ساخته اند (مثل پروژه ی DC-X) و هنوز هم انجام میدن اما تا امروز فضاپیمایی با ویژگی لندینگ با کمک موتورهای های خنثی کننده طراحی و ساخته نشده است و در بین فضاپیماهای ساخته شده، این یک ویژگی بی همتا به حساب میاد .

تصویر

Grasshopper Technology demonstrator

در مورد مقایسه با شیوه ی فرود تانک هم احتمالا دقت به نحوه ی کار سیستم نفرموده اید.

در سیستم Retro rocket assisted parachute in Flight Delivery که به اختصار RAPID نامیده میشود، با استفاده از چند موتور موشکی که در زاویه مشخصی نسبت به هم قرار دارند ، نیرویی در خلاف جهت جاذبه به تانک اعمال میشود که باعث کاهش شدید شتاب و در نتیجه سرعت تانک میگردد و بدین وسیله، تجهیزات سنگین از جمله نفربر و تانک قابل پرتاب و فرود با چتر از ارتفاع بالا رو پیدا میکنند یعنی دقیقا همان کاری که قرار است در . برای اطلاعات بیشتر میتونید صحنه هایی از کلیپ زیر رو که در جریان مانورهای واقعی گرفته شده مشاهده کنید :

http://www.youtube.c…h?v=8vo4DUnQWRg

در مورد سیستم حفاظت حرارتی ، عوامل مختلفی از هزینه تا موارد ایمنی (خصوصا حادثه ی شاتل Columbia در اثر جدا شدن تنها چند پنل حفاظت حرارتی در سال 2003) و آسیب پذیری این سیستم در مقابل برخورد اجرام فضایی و… میتونه در تصمیم آمریکا تاثیر گذار بوده باشه

#7 ONLINE   mahdavi3d

 

د

ارسالی 

مدل PTK – NP در نمایشگاه ماکس 2013

تصویر

تصویر

تصویر تصویر تصویر تصویر تصویر تصویر

http://danielmarin.blogspot.cz/2013/08/la-futura-nave-tripulada-rusa-ptk-np-en.html

#8 ONLINE   mahdavi3d

مدیر بخش علوم فض

ن

ارسالی 

نسل جدید فضاپیمای روسیه از ویژگی بسیار متمایزی در مقایسه با نمونه آمریکایی- اروپایی برخوردار است و آن امکان استفاده فضانوردان از توالت فضایی به جای استفاده از پوشک در سفر به مقاصد دوردست فضایی است.
به گزارش سرویس فناوری خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، نمونه اولیه نسل جدید فضاپیمای روسیه در مقیاس واقعی هفته گذشته در نمایشگاه هوایی مسکو MAKS رونمایی شد.

«ولادمیر پیروژکوف» از محققان موسسه فولاد و آلیاژ مسکو که در توسعه نسل جدید فضاپیمای روسیه برای سفر به ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) و ماه همکاری دارد، تأکید می‌کند: سیستم توالت فضایی بسیار راحتتر از کاربرد پوشک است که فضانوردان در هنگام سفرهای فضایی از آن استفاده می‌کنند.
دو نسخه از این فضاپیما ساخته خواهند شد که شامل فضاپیمای شش سرنشین برای سفر به ایستگاه فضایی و نسخه لوکس چهار سرنشین برای سفر به ماه است که قادر به حمل مقادیر بالای آب و غذا است.

نخستین تست پرتاب فضاپیمای بدون سرنشین روسیه برای اواخر سال 2017 یا اوایل 2018 برنامه ریزی شده و سفر سرنشین دار نیز برای 2020 برنامه ریزی شده است.
در مقابل، ناسا با همکاری آژانس فضایی اروپا (ESA) در حال توسعه فضاپیمای سرنشین دار اوریون هستند. این فضاپیما قادر به انتقال چهار فضانورد به ایستگاه فضایی، مریخ یا سیارک‌های نزدیک به زمین خواهد بود.
پرواز بدون سرنشین فضاپیمای اوریون برای سال 2014 و تست سرنشین دار نیز برای 2020 برنامه ریزی شده است.

تصویر

تصویر

 

تصویر

یکی از مشکلات اصلی فضاپیمای جدید روس‌ها این است که فعلا هیچ راکت پرتابگر مناسبی برایش وجود ندارد!
پس از لغو پروژه راکت Rus-M بنای روسکازموس (آژانس فضایی روسیه) بر این است که از راکت آنگارا-A5P (و پرتاب از پایگاه جدیدالتاسیس واستوچنی) برای پرتاب PTK-NP استفاده کند، اما خود راکت و هم سکوی پرتاب آن فعلا فقط روی کاغذ وجود دارند.
پیشنهادی برای استفاده از نسخه تقویت شده زنیت با موتور RD -175 و پرتاب از بایکنور نیز مطرح بود، اما ظاهرا اخیرا موضوع استفاده از راکت پروتون برای اولین سه پرواز آزمایشی بدون سرنشین PTK – NP و از بایکنور مطرح شده است.
یک سناریویی که توسط RKK Energía مطالعه شده، ابتدا ارسال نسخه سبکتر PTK-L  به مدار توسط راکت پروتون؛ سپس ارسال ماژول پیشران Blok-DM نوسط راکت پروتونی دیگر و الحاق خودکار این دو در مدار است.

تصویر

تصویر

 

تصویر

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s