अंतरिक्ष यान क्यों घूमता है
अंतरिक्ष में वस्तुओं के लिए, रोटेशन एक आम बात है। जब दो द्रव्यमान एक दूसरे के सापेक्ष गति करते हैं, लेकिन एक दूसरे से दूर या दूर नहीं होते हैं, तो उनका गुरुत्वाकर्षण बल एक टॉर्क बनाता है । परिणामस्वरूप, सौरमंडल में, सभी ग्रह सूर्य के चारों ओर घूमते हैं।लेकिन यह वही है जो एक व्यक्ति को प्रभावित नहीं करता था। अंतरिक्ष यान क्यों घूमता है? स्थिति को स्थिर करने के लिए, सही दिशा में और भविष्य में लगातार उपकरणों को निर्देशित करें - कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण बनाने के लिए। आइए इन मुद्दों को अधिक विस्तार से देखें।
रोटेशन स्थिरीकरण
जब हम एक कार को देखते हैं, तो हम जानते हैं कि वह किस रास्ते पर जाती है। इसका प्रबंधन बाहरी वातावरण के साथ बातचीत के कारण है - पहियों के सड़क पर आसंजन। जहां पहिए मुड़ते हैं - वहां पूरी कार जाती है। लेकिन अगर हम उसे इस क्लच से वंचित करते हैं, अगर हम बर्फ पर सवारी करने के लिए गंजे टायर पर कार भेजते हैं, तो यह एक वाल्ट्ज में स्पिन करेगा, जो ड्राइवर के लिए बेहद खतरनाक होगा। इस तरह का आंदोलन पृथ्वी पर शायद ही कभी होता है, लेकिन अंतरिक्ष में यह आदर्श है।बी। वी। रोसचेनबैक, लेनिन पुरस्कार के शिक्षाविद और साहित्यकार, "स्पेसक्राफ्ट मोशन कंट्रोल" में लिखा था कि अंतरिक्ष यान की गति को नियंत्रित करने के लिए तीन मुख्य प्रकार के कार्यों के बारे में:- वांछित प्रक्षेपवक्र प्राप्त करना (द्रव्यमान के केंद्र की गति को नियंत्रित करना),
- ओरिएंटेशन कंट्रोल, यानी बाहरी स्थानों के सापेक्ष अंतरिक्ष यान शरीर की वांछित स्थिति प्राप्त करना (द्रव्यमान के केंद्र के चारों ओर घूर्णी गति का नियंत्रण);
- मामला जब इन दो प्रकार के नियंत्रणों को एक साथ महसूस किया जाता है (उदाहरण के लिए, जब अंतरिक्ष यान एक दूसरे के पास आते हैं)।
अंतरिक्ष यान की स्थिर स्थिति सुनिश्चित करने के लिए डिवाइस का रोटेशन किया जाता है। यह नीचे दिए गए वीडियो में प्रयोग द्वारा स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया गया है। केबल पर लगाया गया पहिया फर्श के समानांतर स्थिति लेगा। लेकिन अगर यह पहिया पहले से बिना तार का है, तो यह अपनी ऊर्ध्वाधर स्थिति बनाए रखेगा। और गुरुत्वाकर्षण इस के साथ हस्तक्षेप नहीं करेगा। और यहां तक कि धुरी के दूसरे छोर पर तय दो किलोग्राम भार भी तस्वीर को बहुत ज्यादा नहीं बदलेगा।इस तरह के रोटेशन का एक उदाहरण नासा में एक प्रशिक्षक और ऑपरेटर रॉबर्ट फ्रॉस्ट द्वारा दिया गया है : यह जूनो स्वचालित इंटरप्लेनेटरी स्टेशन है, जो बृहस्पति का अध्ययन करने और 5 जुलाई, 2016 को कक्षा में डालने के लिए 2011 में शुरू किया गया था । रोटेशन अभिविन्यास और स्थिरीकरण की विधियों में से एक है , जिसका मुख्य लाभ लाभप्रदता है। यह एक बार डिवाइस को स्पिन करने के लायक है, और फिर सदियों तक स्पिन करना संभव होगा, बिना अतिरिक्त ईंधन का उपयोग किए और इलेक्ट्रॉनिक रूप से डिवाइस को नियंत्रित करने के बारे में चिंता न करें। यदि डिवाइस का इलेक्ट्रॉनिक्स विफल हो जाता है, तो जूनो रोटेशन बनाए रखेगा।
उपकरणों के लिए बचत निर्देश
वीडियो से नोटिस करना मुश्किल है, लेकिन अंतर्राष्ट्रीय स्पेस स्टेशन लगातार 4 डिग्री प्रति मिनट की गति से वाई-अक्ष के साथ घूम रहा है। यह कोणीय वेग पृथ्वी के चारों ओर अपने रोटेशन के साथ अपनी धुरी के चारों ओर स्टेशन के रोटेशन को सिंक्रनाइज़ करने के लिए चुना जाता है। एंटेना जीपीएस उपग्रहों और संचार उपग्रहों द्वारा देखे जाते हैं, और इसे रिकॉर्ड करने के लिए पृथ्वी अवलोकन खिड़कियों से ग्रह को देखना उचित है। अंतरिक्ष मलबे से टकराव से बचने के लिए रोटेशन और त्वरण का भी उपयोग किया जाता है ।कुछ अंतरिक्ष यान थर्मल नियंत्रण के लिए रोटेशन का उपयोग करते हैं ताकि एक तरफ से ज़्यादा गरम न हो, जिससे ब्रेकडाउन हो सकता है। इंटरनेशनल स्पेस स्टेशन ऐसा नहीं करता है, अन्य वाहनों के विपरीत जो समान रूप से गर्म हो रहे हैं।नीचे दिए गए वीडियो में, आप देख सकते हैं कि स्टेशन पृथ्वी के सापेक्ष अपने अभिविन्यास को कैसे बनाए रखता है।इंटरप्लेनेटरी उड़ानों के दौरान, सूर्य के प्रकाश के दबाव से निर्मित बलों के क्षण सामने आते हैं, और यह दबाव डिवाइस को वांछित अभिविन्यास बनाए रखने में मदद कर सकता है। अंतरिक्ष यान "वीनस" और "मार्स" ने निम्नलिखित अभिविन्यास योजना का उपयोग किया: नियंत्रण प्रणाली द्वारा उपकरण को सूर्य के सापेक्ष वांछित स्थान दिए जाने के बाद, शरीर को अपने स्वयं के अक्ष के चारों ओर घूमने के बारे में सूचित किया गया था। तब द्रव्यमान के केंद्र के चारों ओर इसकी गति दो प्रभावों की कार्रवाई के तहत हुई: शीर्ष प्रभाव और सूर्य के प्रकाश के दबाव से निर्मित बलों का क्षण। उपकरण ने एक मौसम फलक के गुणों का अधिग्रहण किया। इस तरह की जटिल योजना ने सूर्य को सौर पैनलों की निरंतर दिशा सुनिश्चित करना संभव बना दिया।
अंतरिक्ष यान "वीनस -3"कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण बनाना
नॉटिलस-एक्स अवधारणा ।गुरुत्वाकर्षण की स्थितियों में जीवन के लिए अनुकूल, शरीर इसके बिना जीवित रहने का प्रबंधन करता है। और न केवल जीवित रहने के लिए, बल्कि सक्रिय रूप से काम करने के लिए भी। लेकिन यह छोटा चमत्कार परिणाम के बिना नहीं है। अंतरिक्ष में मानव रहित उड़ानों के दशकों में प्राप्त अनुभव से पता चला है: एक व्यक्ति अंतरिक्ष में बहुत सारे भार का अनुभव करता है जो शरीर और मानस पर एक निशान छोड़ते हैं ।पृथ्वी पर, हमारा शरीर गुरुत्वाकर्षण से जूझ रहा है, जो रक्त को नीचे खींचता है। अंतरिक्ष में यह संघर्ष जारी है, लेकिन गुरुत्वाकर्षण बल अनुपस्थित है। इसलिए, अंतरिक्ष यात्री झोंके हैं। इंट्राकैनायल दबाव बढ़ता है, आंखों पर दबाव बढ़ता है। यह ऑप्टिक तंत्रिका को विकृत करता है और नेत्रगोलक के आकार को प्रभावित करता है। रक्त में प्लाज्मा सामग्री कम हो जाती है, और रक्त की मात्रा में कमी के कारण जिसे पंप करने की आवश्यकता होती है, हृदय की मांसपेशियों को शोष होता है। हड्डी द्रव्यमान दोष महत्वपूर्ण है, हड्डियां नाजुक हो जाती हैं।इन प्रभावों को दूर करने के लिए, कक्षा में लोग दैनिक व्यायाम करने के लिए मजबूर हैं। इसलिए, दीर्घकालिक अंतरिक्ष यात्रा के लिए कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण का निर्माण वांछनीय माना जाता है। इस तरह की तकनीक को डिवाइस पर सवार लोगों के आवास के लिए शारीरिक रूप से प्राकृतिक परिस्थितियों का निर्माण करना चाहिए। यहां तक कि कॉन्स्टेंटिन त्सोल्कोवस्की का मानना था कि कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण मानवयुक्त अंतरिक्ष उड़ान की कई चिकित्सा समस्याओं को हल करने में मदद करेगा।
यह विचार अपने आप में गुरुत्वाकर्षण और जड़ता के सिद्धांत पर आधारित है, जो बताता है: "गुरुत्वाकर्षण बातचीत के बल शरीर के गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान के आनुपातिक हैं, जबकि जड़ता के बल शरीर के जड़ द्रव्यमान के आनुपातिक हैं। यदि जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान समान हैं, तो यह निर्दिष्ट करना असंभव है कि किसी दिए गए छोटे शरीर पर कौन सा बल कार्य करता है - गुरुत्वाकर्षण या जड़ता। "इस तकनीक के नुकसान हैं। एक छोटे त्रिज्या वाले डिवाइस के मामले में, विभिन्न बल पैरों और सिर को प्रभावित करेंगे - रोटेशन के केंद्र से दूर, कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण जितना मजबूत होगा। दूसरी समस्या कोरिओलिस बल है , जिसके प्रभाव के कारण एक व्यक्ति रोटेशन की दिशा के सापेक्ष गति करते समय गति करेगा। इससे बचने के लिए, डिवाइस विशाल होना चाहिए। और तीसरा महत्वपूर्ण मुद्दा ऐसे तंत्र के विकास और विधानसभा की जटिलता से संबंधित है। इस तरह के एक तंत्र का निर्माण करते समय, यह विचार करना महत्वपूर्ण है कि चालक दल के लिए कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण के साथ डिब्बों तक लगातार पहुंच कैसे संभव है और इस टोरस को सुचारू रूप से कैसे बनाया जाए।वास्तविक जीवन में, ऐसी तकनीक का उपयोग अभी तक अंतरिक्ष यान के निर्माण के लिए नहीं किया गया है। आईएसएस के लिए नौटिलस-एक्स अंतरिक्ष यान के प्रोटोटाइप को प्रदर्शित करने के लिए एक कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण inflatable मॉड्यूल प्रस्तावित किया गया था। लेकिन मॉड्यूल महंगा है और महत्वपूर्ण कंपन पैदा करेगा । वर्तमान रॉकेट के साथ कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण के साथ पूरे आईएसएस को करना मुश्किल है - भागों में कक्षा में सब कुछ इकट्ठा करना आवश्यक होगा, जो कई बार संचालन के दायरे को जटिल करेगा। और यह कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण आईएसएस के बहुत सार को उड़ने वाली सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण प्रयोगशाला के रूप में भी पार कर जाएगा।
ISS के लिए माइक्रोग्रैविटी के साथ एक inflatable मॉड्यूल की अवधारणा।लेकिन कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण विज्ञान कथा लेखकों की कल्पना में रहता है। फिल्म द मार्टियन के हेमीज़ जहाज के केंद्र में एक घूर्णन धार है, जो चालक दल की स्थिति में सुधार करने और शरीर पर भारहीनता के प्रभाव को कम करने के लिए कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण बनाता है।
अमेरिका की नेशनल एयरोस्पेस एजेंसी ने नौ स्तरों की एक टीआरएल प्रौद्योगिकी तत्परता पैमाना विकसित किया है: पहली से छठी तक - अनुसंधान के हिस्से के रूप में विकास, प्रौद्योगिकी के संचालन की सातवें और उच्चतर विकास कार्यों और प्रदर्शन से। फिल्म "द मार्टियन" की तकनीक अब तक केवल तीसरे या चौथे स्तर से मेल खाती है।विज्ञान कथा साहित्य और फिल्मों में इस विचार के कई उपयोग हैं। आर्थर क्लार्क "स्पेस ओडिसी" के उपन्यासों की एक श्रृंखला में, "डिस्कवरी वन" को डंबल के रूप में वर्णित किया गया था, जिसका अर्थ है कि जीवित क्षेत्र से इंजन के साथ परमाणु रिएक्टर को अलग करना। गोले के भूमध्य रेखा में 11 मीटर के व्यास के साथ "हिंडोला" होता है, जो प्रति मिनट लगभग पांच क्रांतियों की गति से घूमता है। यह अपकेंद्रित्र चंद्र के बराबर गुरुत्वाकर्षण का स्तर बनाता है, जिसे सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण में भौतिक शोष को रोकना चाहिए।
"स्पेस ओडिसी" से "डिस्कवरी वन", प्लैनेट्स एनीमे श्रृंखला में, ISPV-7 अंतरिक्ष स्टेशन में परिचित पृथ्वी गुरुत्वाकर्षण के साथ विशाल कमरे हैं। रहने वाले क्षेत्र और पौधे के बढ़ते क्षेत्र दो टोरी में स्थित हैं, विभिन्न दिशाओं में घूमते हैं।
यहां तक कि कठिन विज्ञान कथा भी इस तरह के समाधान की सरासर लागत की अनदेखी करती है। उत्साही ने उदाहरण के लिए उसी नाम की फिल्म से जहाज "एलीसियम" लिया। पहिए का व्यास 16 किलोमीटर है। द्रव्यमान - लगभग एक लाख टन। कक्षा में माल भेजने पर प्रति किलोग्राम 2,700 डॉलर खर्च होते हैं, स्पेसएक्स फाल्कन इस आंकड़े को घटाकर $ 1,650 प्रति किलोग्राम कर देगा। लेकिन इतनी मात्रा में सामग्री पहुंचाने के लिए 18382 प्रक्षेपण किए जाने होंगे। यह 1 ट्रिलियन 650 बिलियन अमेरिकी डॉलर है - नासा के लगभग एक सौ वार्षिक बजट।अंतरिक्ष में वास्तविक बस्तियों के लिए, जहां लोग गुरुत्वाकर्षण के परिचित 9.8 मीटर / सेकेंड का आनंद ले सकते हैं, अभी भी दूर है। शायद रॉकेट के पुर्जों और अंतरिक्ष लिफ्ट का पुन: उपयोग इस युग को करीब लाएगा। Source: https://habr.com/ru/post/hi396029/
All Articles