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एयरोस्पेस

Reentry के दौरान जलने से स्पेसशिप क्या रहता है?

Reentry के दौरान जलने से स्पेसशिप क्या रहता है?



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अंतरिक्ष यात्रियों को अंतरिक्ष में ले जाना अभूतपूर्व मुश्किल समस्याओं वाले इंजीनियरों को चुनौती देता है। अंतरिक्ष यान अंतरिक्ष प्रक्षेपण के प्रक्षेपण और अवधि के दौरान सिद्ध हो सकता है, फिर भी यह सभी की सबसे अधिक मांग वाली चुनौतियों में से एक को सहन करना चाहिए: पुनर्मिलन। मिशन के अंत में, अंतरिक्ष यान पृथ्वी के वायुमंडल में फिर से प्रवेश करते हैं क्योंकि वे अधिक मात्रा में यात्रा करते हैं30,000 किमी / घंटा। रीएंट्री वाहन की जबरदस्त गति नीचे की हवा को प्लाज्मा की एक गर्म गेंद में संपीड़ित करती है जो शिल्प को घेरे रहती है। अंतरिक्ष यात्रियों को सुरक्षित रूप से घर पहुंचाने के लिए उन्हें गर्मी से बचाने की आवश्यकता होगी क्योंकि यह पहुंचता हैहजारों डिग्री.

आक्रोश के खतरे

पुरातत्वविदों ने लंबे समय से समझा है कि क्षुद्रग्रह जलते हैं क्योंकि वे वायुमंडल के माध्यम से गिरते हैं। इस तथ्य ने दशकों तक वैज्ञानिकों में भय पैदा किया क्योंकि वे इंजीनियरिंग की संभावना के बारे में सोचते थे कि एक वाहन जो खतरनाक वातावरण को झेलता है, जो असंतोष पैदा करता है।

एयरोस्पेस इंजीनियरों पर लगाई गई सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक थर्मल सुरक्षात्मक सामग्री विकसित करना है जो तापमान पर उच्च के रूप में भी समझौता नहीं करता है 1,700 डिग्री सेल्सियस.

विभिन्न प्रकार के थर्मल प्रोटेक्शन सिस्टम (टीपीएस) को स्थानिक रूप से जलने से रोकने के लिए नियोजित किया जाता है। हीट शील्ड एक रीएंट्री व्हीकल की प्राथमिक रक्षा है, जिसे तीव्र गर्मी का सामना करना पड़ता है क्योंकि वे वायुमंडल में आते हैं।

आपदा आ गयी

1 फरवरी, 2003 को कोलंबिया की घातक उड़ान के दौरान रीन्ट्री के कठिन सीखे गए पाठों में से एक था। लॉन्च के दौरान, एक ब्रीफकेस के आकार के बारे में फोम का एक बड़ा टुकड़ा, ढीले से फाड़ा और सीएडी पर हीट शील्ड पैनल को कुछ नुकसान पहुंचाया। वामपंथी। मिशन तब तक आगे बढ़ा, जब तक कि आक्रोश के दौरान आपदा नहीं हुई। सुपरहीटेड प्लाज़्मा ने समझौता किए हुए पंख में प्रवेश किया और जल्दी से इसकी संरचना को जला दिया। दुर्भाग्य से, कोलंबिया ने एक बेकाबू उछाल शुरू किया, जिससे यह विघटित हो गया। उस दिन सात अंतरिक्ष यात्रियों ने अपनी जान गंवा दी।

हालांकि, दुर्भाग्यपूर्ण दुर्घटना नासा को स्पेस शटल को फिर से डिजाइन करने के लिए मजबूर करेगी। एक दशक से अधिक समय बाद, नासा अपने नए जहाज पर सीखे गए पाठों को लागू कर रहा है,ओरियन।

पिछली तकनीकें

पारा, मिथुन और अपोलो सहित प्रारंभिक मानवयुक्त अंतरिक्ष यान, पुनरावृत्ति के दौरान पैंतरेबाज़ी नहीं की जा सकती थी। अंतरिक्ष कैप्सूल ने समुद्र में गिरने से पहले बैलिस्टिक री-एंट्री ट्रैक्ट्रीज का अनुसरण किया था।

निकल-मिश्र धातु छत्ते में फेनोलिक एपॉक्सी रेजिन के निर्माण वाले बड़े हीट-शील्ड्स ने रीएंट्री के दौरान कैप्सूल की रक्षा की। ढाल अविश्वसनीय रूप से उच्च ताप दरों का सामना कर सकते हैं, जो कि रीवेंट्री वाहनों के बीच एक सख्त आवश्यकता है।

अपोलो चंद्रमा मिशन ने कैप्सूल के बाद से एक महान इंजीनियरिंग बाधा उत्पन्न की, क्योंकि वे चंद्रमा से लौट आए और वातावरण में प्रवेश किया 40,000 किमी / घंटा। गर्मी की ढाल अंतर्निहित परतों की सुरक्षा के लिए चार लेयर को नियंत्रित करने या जलाने में सक्षम थी। हालांकि हीट शील्ड प्रभावी थी, कुछ महत्वपूर्ण कमियां थीं।

ढाल भारी थे और सीधे वाहन से बंधे थे। इसके अलावा, वे पुन: प्रयोज्य नहीं थे।

शायद सबसे प्रभावशाली थर्मल प्रोटेक्शन सिस्टम (TPS) स्पेस शटल ऑर्बिटर का है। स्पेस शटल प्रोग्राम को पूरी तरह से बदलकर हीट शील्ड की आवश्यकता थी। के एक अविश्वसनीय रूप से लंबे डिजाइन जीवन के साथ 100 मिशन, इसके इन्सुलेशन को न केवल अच्छा प्रदर्शन करना था बल्कि पुन: प्रयोज्य होने की भी आवश्यकता थी। इसकी इंजीनियरिंग सफलता अभिनव प्रौद्योगिकियों को प्रदान करेगी जो अंतरिक्ष कार्यक्रमों की अगली पीढ़ी में ले जाएगी।

स्पेस शटल थर्मल प्रोटेक्शन सिस्टम

अंतरिक्ष में, ऑर्बिटर हर दुनिया को घेरेगा 90 मिनट। दिन से रात तक का समय -130 डिग्री सेल्सियस से लेकर लगभग 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान में उतार-चढ़ाव को देखेगा, अकेले तापमान को फिर से बढ़ने देगा।

हालांकि ऐसी कई सामग्रियां मौजूद हैं, जो काफी हद तक टिकाऊ होती हैं, क्योंकि कई लोग गर्मी का सामना नहीं कर सकते। ऑर्बिटर की पुनरावृत्ति के दौरान, इसकी बाहरी सतह चरम तापमान तक पहुंच गई 1,648 ° C (3,000 ° F).

टीपीएस द्वारा अत्यधिक गर्मी का अनुभव करने के बावजूद, ऑर्बिटर की बाहरी त्वचा को बनाए रखने के लिए कई प्रणालियां एक साथ काम करती हैं 176 ° C (350 ° F)। यद्यपि बाहरी घटक सैकड़ों डिग्री तक जीवित रहने में सक्षम हो सकते हैं, एल्यूमीनियम एयरफ्रेम केवल एक के तापमान तक का सामना कर सकता है अधिकतम 150 ° C. दहलीज से बहुत अधिक तापमान के परिणामस्वरूप फ्रेम नरम हो जाएगा और परिणामस्वरूप समझौता हो जाएगा। जगह में थर्मल सुरक्षा प्रणालियां सुनिश्चित करती हैं कि एयरफ्रेम थर्मल सीमा से अधिक न हो।

ऑर्बिटर को ठंडा रखने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री

नासा का पहला ऑपरेशनल ऑर्बिटर, जिसे अन्यथा कोलंबिया के रूप में जाना जाता है, का निर्माण चार प्राथमिक सामग्रियों से किया गया था। सामग्रियों में प्रबलित कार्बन-कार्बन (आरसीसी), निम्न- और उच्च तापमान पुन: प्रयोज्य सतह इन्सुलेशन टाइल (LRSI और HRSI, क्रमशः) शामिल हैं, और पुन: प्रयोज्य सतह इन्सुलेशन (FRSI) कंबल शामिल हैं।

विमान के विभिन्न भागों में अलग-अलग तापमान का अनुभव होता है और इसलिए विभिन्न सामग्रियों की आवश्यकता होती है। गर्मी के संपर्क में आने वाले हिस्से, जिसमें ऑर्बिटर के नाक और नीचे के हिस्से शामिल हैं, सबसे ऊष्मीय प्रतिरोधी सामग्रियों से बनाए जाते हैं। प्रमुख किनारों को उच्च तापमान इन्सुलेशन टाइल्स के शीर्ष पर एक अतिरिक्त रूप से प्रबलित कार्बन-कार्बन कोटिंग की आवश्यकता होती है।

अधिकांश क्षेत्रों सहित, अधिकांश क्षेत्र, उन्नत लचीले और पुन: प्रयोज्य में शामिल थे इन्सुलेशन कंबल.

[छवि सौजन्य से नासा]

सभी घटक जो बाहर के संपर्क में आते हैं, उच्च ऊष्मा के आवरण में ढँक जाते हैं ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि अधिकांश ऊष्मा ऊष्मा को बंद कर दे। हालांकि, रंग में अंतर के रूप में अच्छी तरह से एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

काले और सफेद टाइलें, रचना में समान हैं, फिर से काम करने के दौरान अलग-अलग कार्य करते हैं। सामग्री की ऊपरी सतह पर सफेद टाइलें एक उच्च तापीय परावर्तनशीलता (न्यूनतम गर्मी को अवशोषित करने की प्रवृत्ति) को बनाए रखती हैं। काली टाइलों को अधिकतम उत्सर्जन के लिए अनुकूलित किया जाता है जो उन्हें सफेद टाइलों की तुलना में तेजी से गर्मी खोने की अनुमति देता है।

वे कैसे काम करते हैं

टाइल जो रीट्री के दौरान बहुत अधिक बल लगाती है, सिलिका एरोगेल से बनी होती है। ऑर्बिटर के नीचे (LI-900 के रूप में जाना जाता है) पर प्रयुक्त सामग्री है वायु की मात्रा से 94 प्रतिशतयह अविश्वसनीय रूप से प्रकाश बना रहा है। टाइल्स को विशेष रूप से थर्मल शॉक का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक LI-900 1200 डिग्री तक गर्म होने में सक्षम है फिर क्षति को बनाए रखने के बिना ठंडे पानी में डुबकी लें। हालांकि, कम घनत्व और उच्च सदमे प्रतिरोध के साथ टाइल्स का अनुकूलन इसकी समग्र शक्ति में एक समझौता करता है।

उच्च तनाव के क्षेत्रों में अधिक मजबूत सामग्री की आवश्यकता होती है; उच्च तनाव के क्षेत्रों में अधिक मजबूत सामग्री की आवश्यकता होती है; एक समस्या बाद में सामग्री द्वारा हल LI-2200। LI-2200 टाइल्स को और अधिक बल का सामना करने के लिए संशोधित किया गया है। हालांकि, मजबूत टाइलों में अपनी कमियां भी हैं। एक LI-2200 टाइल का वजन 22 पाउंड प्रति घन फुट थोक घनत्व सिर्फ एक घनत्व के साथ बहुत हल्का LI-900 की तुलना में 9 पाउंड प्रति क्यूबिक फुट.

आज माहौल में फिर से प्रवेश करें

हालांकि अंतरिक्ष यात्रियों ने थोड़ी देर में चंद्रमा का दौरा नहीं किया है, और हालांकि अंतरिक्ष शटल कार्यक्रम को छोड़ दिया गया है, अंतरिक्ष यात्री प्रयोगों और मरम्मत करने के लिए आईएसएस की नियमित यात्रा करते हैं। हालांकि स्पेसशिप बदल गए हैं, जो तकनीक उन्हें घर वापस लाती है, वही सिद्धांत बनाए रखते हैं।

ओरियन स्पेसक्राफ्ट

नासा का वर्तमान मैग्नम ओपस उनका क्रांतिकारी ओरियन अंतरिक्ष यान है। नासा ने वादा किया है कि अंतरिक्ष यान मंगल ग्रह सहित पहले से कहीं अधिक मनुष्यों को ले जाएगा। हालांकि, नए अंतरिक्ष यान को अपने रीएंट्री सिस्टम के कुल ओवरहाल की आवश्यकता थी।

जबकि स्पेस शटल में उल्लेखनीय TPS है, इंजीनियरों ने बड़े पैमाने पर सस्ते, आसानी से निर्मित एकल-उपयोग टाइल के पक्ष में पुन: प्रयोज्य थर्मल ढाल के विचार को छोड़ दिया है।

एक बार अंतरिक्ष शटल के रूप में ओरियन कैप्सूल ग्लाइड नहीं होगा। इसके बजाय, पैराशूट का उपयोग पृथ्वी पर सुरक्षित वापसी सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है। ओरियन के चालक दल के मॉड्यूल को अधिक से अधिक की गति पर पुन: स्थापित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है40,000 किमी / घंटा।

कैसे ओरियन बचता है पुनर्मिलन

कैप्सूल के तल का बड़ा सतह क्षेत्र बल का कुंद लेने के लिए काम करता है। अपोलो रीएंट्री वाहनों की तरह, ओरियन की हीट शील्ड को नियंत्रित करने के लिए इंजीनियर किया जाता है (नियंत्रणीय जला)। ढाल एक स्थिर उड़ान पथ को बनाए रखने के लिए पर्याप्त वायुगतिकीय है, फिर भी बस की गति के लिए वंश को धीमा करने के लिए पर्याप्त कुंद 500 किमी / घंटा.

एक उचित दर प्राप्त करने के बाद, 2 मीटर से अधिक व्यास के कई छोटे पैराशूट केवल 30 किमी / घंटा से विमान को धीमा कर देते हैं। वहाँ से, व्यास के साथ बड़े पैराशूट की एक श्रृंखला7-मीटरकैप्सूल को धीमा करने के लिए तैनात किया जाता है 200 किमी / घंटा केवल 3-किलोमीटर पृथ्वी की सतह के ऊपर। अंत में, 35 मीटर के व्यास के साथ तीन बड़े मुख्य पैराशूट प्रत्येक जीवित बचे गति के लिए वंश की दर को धीमा कर देते हैं। हालांकि लैंडिंग सुंदर नहीं है।

हालांकि, यह कठिन चुनौतीपूर्ण काम के माध्यम से अंतरिक्ष यात्री आज प्रदर्शन करते हैं जो मानवता को अगली विशाल छलांग लगाने के लिए आगे बढ़ाएगा। जल्द ही, मिशन मनुष्यों को पृथ्वी की पहुंच से दूर अन्य ग्रहों की खोज के लिए ले जाएगा।

मैवरिक बेकर द्वारा लिखित


वीडियो देखना: Aircraft Tutorial - Spaceplane Reentry - Kerbal Space Program