Tàu con thoi – Wikipedia tiếng Việt

Tàu con thoi, là một hệ thống tàu vũ trụ quỹ đạo thấp có thể tái sử dụng, được vận hành bởi Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA). Tên chính thức của chương trình là Space Transportation System (STS), được lấy từ một kế hoạch năm 1969 cho một hệ thống tàu vũ trụ có khả năng tái sử dụng khi mà nó là kế hoạch duy nhất nhận được tài trợ để phát triển[1]. Những chuyến bay quỹ đạo thử nghiệm đầu tiên là vào năm 1981, và chuyến bay nhiệm vụ hoạt động đầu tiên bắt đầu vào năm 1982. Tàu con thoi được phóng tổng cộng 135 lần từ năm 1981 đến năm 2011, và phóng từ Trung tâm vũ trụ Kennedy (KSC) ở Florida, Hoa Kỳ. Các nhiệm vụ của tàu con thoi đã phóng vệ tinh, tàu thăm dò, và Kính viễn vọng không gian Hubble; thực hiện các thí nghiệm khoa học vũ trụ; và tham gia vào nhiệm vụ xây dựng và bảo dưỡng Trạm vũ trụ Quốc tế. Tổng cộng thời gian bay của đội tàu con thoi là 1322 ngày, 19 giờ, 21 phút và 23 giây[2].

Tàu con thoi thực ra có 3 thành phần gồm có tàu ngoài hành tinh / trạm quỹ đạo ( OV – Orbiter Vehicle ), bộ đôi tên lửa đẩy nguyên vật liệu rắn hoàn toàn có thể tịch thu ( SRBs – Solid Rocket Boosters ), và bình nguyên vật liệu ngoài ( ET – External Tank ) có chứa khí hi-dro lỏng và oxy lỏng. Tàu con thoi được phóng thẳng đứng, như một tên lửa thường, với hai tên lửa được phóng song song với 3 động cơ chính của tàu thiên hà, được bình nguyên vật liệu ngoài phân phối nguyên vật liệu. Bộ đôi tên lửa được thả ra trước khi tàu thiên hà đạt tới quỹ đạo, và bình nguyên vật liệu ngoài được vứt bỏ trước khi tàu khởi đầu quy trình đạt tới quỹ đạo, lúc ấy tàu sẽ sử dụng đến 2 động cơ tinh chỉnh và điều khiển quỹ đạo ( OMS – Orbital Manuevering System ). Khi kết thúc trách nhiệm, tàu sẽ sử dụng tiếp 2 động cơ điều khiển và tinh chỉnh quỹ đạo để rời quỹ đạo và tái nhập vào bầu khí quyển. Tàu sẽ lượn tới một đường sân bay hạ cánh trên Hồ khô Rogers ở Căn cứ Không Quân Edwards ở California, hoặc tại Khu hạ cánh Tàu con thoi ở Trung tâm vũ Trụ Kennedy. Nếu tàu hạ cánh ở Edwards, tàu sẽ được bay trở lại Trung tâm thiên hà Kennedy trên Máy bay chở Tàu con thoi, một chiếc Boeing 747 đã được sửa đổi .Tàu thiên hà tiên phong, Enterprise, được chế tạo cho những chuyến bay thử nghiệm hạ cánh và tiếp cận và trọn vẹn không đủ năng lực cho một chuyến bay trên quỹ đạo ngoài thiên hà. 4 tàu ngoài hành tinh tiên phong được chế tạo cho chuyến bay thiên hà là : Columbia, Challenger, Discovery, và Atlantis. Trong số này, Challenger và Columbia đã bị tàn phá trong tai nạn thương tâm năm 1986 và 2003 theo thứ tự, và tổng số 14 phi hành gia đã thiệt mạng. Tàu vũ trụ thứ 5, Endeavour, được chế tạo vào năm 1991 để sửa chữa thay thế tàu Challenger. Tàu con thoi chính thức kết thúc và về hưu ở trách nhiệm ở đầu cuối của tàu Atlantis vào ngày 21 tháng 7 năm 2011 .

Atlantis hạ càng trước khi hạ xuống một đường băng đặc biệt như là một máy bay thông thường

Trạm quỹ đạo giống như là một máy bay với hai cánh delta, quét một góc 81 ° ở rìa cánh trong và 45 ° ở rìa ngoài cùng của cánh. Cánh không thay đổi thẳng đứng có cạnh ngoài cùng quét một góc 45 ° về phía sau. Có bốn cánh tà, gắn vào rìa ngoài cùng của hai cánh, một thắng cản, gắn vào rìa của cánh không thay đổi, với các cánh thân, tinh chỉnh và điều khiển trạm quỹ đạo trong quy trình hạ cánh và đáp xuống .

Khoang chứa phi hành đoàn của trạm quỹ đạo bao gồm 3 tầng: tầng bay, tầng giữa và tầng sử dụng tiện ích. Tầng trên cùng là tầng điều khiển bay với những chỗ ngồi cho chỉ huy trưởng, phi công, hai chuyên gia của chuyến bay ngồi đằng sau. Tầng giữa, ở phía dưới tầng bay, có thêm 3 chỗ ngồi cho các thành viên còn lại của phi hành đoàn. Bếp, phòng vệ sinh, chỗ ngủ, tủ chứa quần áo và cửa sập bên hông cho việc vào ra tàu cũng ở tầng này, cũng như là cửa với khóa không khí (airlock). Khóa không khí cũng có thêm một cửa vào khoang chứa hàng hóa. Nó cho phép hai phi hành gia, mang bộ áo phi hành với đơn vị di động ngoài không gian (Extravehicular Mobility Unit – EMU), giảm áp suất trước khi bước ra không gian.

Trạm quỹ đạo có một khoang chứa sản phẩm & hàng hóa, kích cỡ 60 ft × 15 ft ( 18 m × 4,6 m ) chiếm hầu hết phần thân. Các cửa vào khoang sản phẩm & hàng hóa có bộ tỏa nhiệt ở các mặt phẳng bên trong, và được mở cho việc điều khiển và tinh chỉnh nhiệt độ khi tàu con thoi đang ở trên quỹ đạo. Điều khiển nhiệt độ bằng cách xu thế tàu tương đối so với Trái Đất và Mặt Trời. Bên trong khoang chứa hàng là mạng lưới hệ thống cần cẩu tinh chỉnh và điều khiển từ xa, cũng được biết đến như là Canadarm, một cánh tay máy được sử dụng để luân chuyển và đưa các thiết bị ra khoảng trống .
Trạm quỹ đạo

Ba động cơ chính của tàu con thoi (Space Shuttle Main Engines – SSME) được gắn vào đuôi của trạm quỹ đạo dưới dạng tam giác. Ba động cơ này có thể nghiêng lên 10,5 độ và nghiêng xuống 8,5 độ từ bên này sang bên kia trong quá trình phóng để thay đổi hướng đẩy của chúng và lái tàu con thoi trong lúc đẩy.

Hệ thống điều khiển quỹ đạo (Orbital Maneuvering System – OMS) cung cấp các điều khiển trên quỹ đạo, bao gồm vào quỹ đạo, kết nối, bay vòng quanh, chuyển đổi, gặp gỡ, rời bỏ quỹ đạo.

Hệ thống điều khiển các phản ứng (Reaction Control System – RCS) cung cấp các điều khiển về độ cao và chuyển dịch theo 3 trục theo độ dốc, cuốn, trệch trong các giai đoạn bay vào quỹ đạo, vòng quanh quỹ đạo, và tái nhập
khí quyển.

Hệ thống bảo vệ nhiệt độ (Thermal Protection System – TPS) bao phủ bên ngoài trạm quỹ đạo, bảo vệ nó từ độ lạnh cóng -121 °C (-250 °F) trong không gian đến 1649 °C (3000 °F), nhiệt độ lúc vào lại khí quyển.

Cấu trúc của trạm quỹ đạo đa phần được làm từ kim loại tổng hợp nhôm mặc dầu cấu trúc động cơ đẩy được làm từ kim loại tổng hợp titani .

Bình nhiên liệu chứa ngoài (External Tank – ET) cung cấp 2,025 triệu lít (535.000 gallon) hiđrô lỏng và oxy lỏng để làm nhiên liệu cho động cơ chính của tàu con thoi (SSME). Nó được bỏ đi 8,5 phút sau khi phóng lên ở độ cao khoảng 60 nautical miles (111 km), rồi bị đốt cháy khi vào lại khí quyển. Bình chứa dày 1/8 inch chủ yếu làm bằng hợp kim nhôm-lithi.

Hai tên lửa đẩy nhiên liệu rắn (Solid Rocket Boosters – SRB) cung cấp khoảng 83% sức đẩy của tàu vào lúc phóng và giai đoạn 1 của quá trình phóng. Chúng được vứt bỏ 2 phút sau khi phóng tại độ cao vào khoảng 150.000 feet (45,7 km), rồi bung dù và hạ xuống trên đại dương để được thu nhặt lại. Vỏ của tên lửa SRB làm bằng thép dày khoảng 1/2 inch (1,27 cm).

Tàu con thoi là một trong những con thuyền tiên phong sử dụng mạng lưới hệ thống điều khiển và tinh chỉnh bay tự động hóa bằng máy tính fly-by-wire. Điều này có nghĩa là không có một liên kết cơ học hay thủy lực nào giữa cần tinh chỉnh và điều khiển của phi công đến mặt phẳng điều khiển và tinh chỉnh hay mạng lưới hệ thống điều khiển và tinh chỉnh phản ứng của các động cơ đẩy .Vào năm 1990 những máy tính nguyên thủy được sửa chữa thay thế với một kiểu nâng cao AP-101S, với dung tích khoảng chừng 1 megabyte và vận tốc 1,2 MHz. Bộ nhớ được thay từ các vòng từ tính sang bán dẫn với pin dự trữ .

Các thông số kỹ thuật kỹ thuật[sửa|sửa mã nguồn]

Các thông số của trạm quỹ đạo (cho Endeavour, OV-105)

• Dài: 122,17 ft (37,24 m)
• Sải cánh: 78,06 ft (23,79 m)
• Cao: 58,58 ft (17,25 m)
• Trọng lượng trống: 151.205 lb (68.586,6 kg)
• Tổng trọng lượng lúc cất cánh: 240.000 lb (109.000 kg)
• Trọng lượng tối đa lúc hạ cánh: 230.000 lb (104.000 kg)
• Các động cơ chính: 3 Rocketdyne Block 2 A SSME, mỗi cái với sức đẩy tại mặt biển là 393.800 lbf (178.624 kgf/1,75 MN)
• Khối lượng chuyên chở tối đa: 55.250 lb (25.061,4 kg)
• Kích thước sàn chuyên chở: 15 ft × 60 ft (4,6 m × 18,3 m)
• Độ cao vận hành: 100 – 520 nmi (185 – 1.000 km)
• Tốc độ: 25.404 ft/s (7.743 m/s, 27.875 km/h, 17.321 mi/h)
• Sải ngang Crossrange: 1.085 nautical mile (2.009,4 km)
• Phi hành đoàn: 7 (chỉ huy, phi công, 2 chuyên gia cho chuyến bay và 3 chuyên gia về hàng hóa mang theo), 2 là tối thiểu.

Các thông số cho bình nhiên liệu ngoài (cho SLWT)

• Dài: 153,8 ft (46,9 m)
• Đường kính: 27,6 ft (8,4 m)
• Thể tích nhiên liệu: 535.000 gallon (2.030.000 L)
• Trọng lượng trống: 58.500 lb (26.559 kg)
• Trọng lượng tổng lúc cất cánh: 1,667 triệu lb (757.000 kg)

Các thông số của tên lửa đẩy nhiên liệu rắn

• Dài: 149,6 ft (45,6 m)
• Cao: 12,17 ft (3,71 m)
• Trọng lượng trống: 139.490 lb (63.272,7 kg)
• Tổng trọng lượng lúc cất cánh: 1,3 triệu lb (590.000 kg)
• Sức đẩy (tại mặt biển, cất cánh): 2,8 triệu lbf (1.270.058 kgf/12,46 MN)

Thông số hệ thống khay chồng (Stack System)

• Cao: 184,2 ft (56,14 m)
• Tổng trọng lượng cất cánh: 4,5 triệu lb (2,04 triệu kg)
• Tổng sức đẩy lúc cất cánh: 6,781 triệu lbf (3,076 triệu kgf/30,18 MN)

Tàu con thoi sẽ không được phóng trong điều kiện kèm theo hoàn toàn có thể bị sét đánh trúng. Máy bay thường bị sét đánh nhưng không gây ra mối đe dọa nào bởi dòng điện sẽ bị tiêu tán đi bởi lớp vỏ dẫn điện và máy bay không được nối đất. Như phần đông các loại máy bay, tàu con thoi được chế tạo bằng lớp nhôm dẫn điện, vốn bảo vệ và che đậy cho các mạng lưới hệ thống bên trong. Tuy nhiên, trong quy trình tàu con thoi được phóng đi nó thải ra một luồng khí nóng khi bay lên, và luồng khí này hoàn toàn có thể dẫn sét vì cung ứng một đường dẫn cho dòng điện xuống đất. Trong khi tàu con thoi hoàn toàn có thể chịu được một cú sét đánh, một cú sét đã xảy ra với tàu Apollo 12 và vì sự bảo đảm an toàn NASA đã chọn không phóng tàu con thoi khi sấm sét hoàn toàn có thể xảy ra .Vào ngày phóng đi, sau khi đã xong việc đếm ngược trước 9 phút, tàu con thoi sẽ trải qua sự chuẩn bị sẵn sàng ở đầu cuối cho phóng, và mạng lưới hệ thống đếm ngược được tinh chỉnh và điều khiển bằng một chương trình máy tính đặc biệt quan trọng ở Launch Control Center gọi là Ground Launch Sequencer ( GLS ). Hệ thống này sẽ dừng việc đếm ngược nếu có bất kể yếu tố quan trọng nào xảy ra với mạng lưới hệ thống trên tàu. Trước khi phóng 31 giây GLS sẽ để việc đếm ngược cho mạng lưới hệ thống máy tính trên tàu triển khai .
Hầu hết quy trình sau khi tàu con thoi rời khỏi quỹ đạo và tái nhập khí quyển, trừ quy trình hạ càng, thường được tinh chỉnh và điều khiển dưới sự quản lý và điều hành của máy tính. Tuy nhiên, quy trình tái nhập khí quyển hoàn toàn có thể được điều khiển và tinh chỉnh trọn vẹn bằng tay nếu có trường hợp khẩn cấp. Sau khi tái nhập bầu khí quyển, quy trình hạ độ cao và hạ cánh hoàn toàn có thể điều khiển và tinh chỉnh tự động hóa, nhưng quy trình này thường được bay bằng tay thủ công .

Rời quỹ đạo[sửa|sửa mã nguồn]

Tàu mở màn tái nhập khí quyển bằng cách rời bỏ quỹ đạo bằng cách sử dụng các động cơ điều khiển và tinh chỉnh quỹ đạo, trong khi đang bay lộn ngược, và ngược chiều với hướng quỹ đạo trong vòng 3 phút, lúc ấy sẽ giảm vận tốc của tàu khoảng chừng 200 dặm / h ( 322 km / h ). Kết quả là sẽ làm chậm tàu và giảm độ cao quỹ đạo của tàu xuống và vào tầng khí quyển. Sau 3 phút sử dụng xong các động cơ, tàu sẽ quay ngược trở lại, đẩy phần đầu của tàu xuống ( thực ra là ” ngóc lên ” so với trái Đất ). Việc giảm độ cao quỹ đạo này xảy ra 50% quãng đường quanh trái Đất từ tàu đến khu hạ cánh .

Tái nhập khí quyển[sửa|sửa mã nguồn]

Tàu sẽ mở màn gặp tỷ lệ không khí dày trong tầng nhiệt thấp ở độ cao khoảng chừng 120 km, với tốc độ khoảng chừng 25 Mach, 8,200 m / s ( 30,000 km / h ). Tàu được điều khiển và tinh chỉnh bằng sự tích hợp giữa mạng lưới hệ thống RCS ( Hệ thống tinh chỉnh và điều khiển ở môi trường tự nhiên chân không ) và các mặt phẳng tinh chỉnh và điều khiển, để bay hạ độ cao tại một góc 40 độ với mũi tàu trên đường chân trời, tạo ra lực cản, không riêng gì để giảm vận tốc đến vận tốc hạ cánh, mà còn làm giảm sức nóng của bầu khí quyển. Tàu càng lúc sẽ gặp nhiều tỷ lệ khí, và chuyển từ một con tàu thiên hà thành một chiếc máy bay thường. Trên một đường thẳng, góc 40 độ của tàu sẽ từ từ giảm xuống hoặc thậm chí còn cao thêm. Lúc ấy sẽ buộc tàu phải triển khai 4 lần nghiêng qua nghiêng lại tạo thành hình chữ S, mỗi lần nghiêng sẽ nghiêng khoảng chừng vài phút, nhiều lúc tàu hoàn toàn có thể nghiêng tới 70 độ, nhưng bù lại vẫn giữ nguyên góc 40 độ. Cách này sẽ khiến vận tốc tàu hoàn toàn có thể giữ nguyên. Những lần nghiêng này được thực thi khi mà tàu đang ở nhiệt độ cao nhất của quy trình tái nhập khí quyển, khi ấy lớp bảo vệ nhiệt độ của tàu sẽ có màu đỏ rực và lực G ở mức cao nhất. Sau khi kết thúc quy trình nghiêng này, tàu lúc ấy sẽ hoàn tất chuyển thành một chiếc máy bay. Lúc ấy tàu sẽ giảm độ ngóc, và chúi mũi xuống và khởi đầu quy trình hạ độ cao và hạ cánh .Tại phần thấp nhất của khí quyển, tàu sẽ bay giống như một tàu lượn thường, ngoại trừ hạ độ cao nhanh hơn, với độ hạ độ cao hơn 50 m / s ( 180 km / ). Ở tốc độ khoảng chừng 3 Mach, hai đầu dò không khí, nằm ở hai bên thấp của phần thân tàu, được tiến hành để đo áp suất của không khí so với tàu khi vận động và di chuyển ở khí quyển .

• Mô phỏng nhiệt độ bên ngoài lên đến 1,500 °C khi tái nhập bầu khí quyển .
• Mọ phỏng máy tính của luồng khí vận tốc cao bên ngoài tàu con thoi khi tái nhập khí quyển

Tàu con thoi Endeavour ( STS-127 ) hạ cánh, 2009 .

Quá trình hạ độ cao và hạ cánh[sửa|sửa mã nguồn]

Khi quy trình hạ độ cao và hạ cánh khởi đầu, tàu con thoi khi ấy đang ở độ cao 3.000 m, 12 km đến đường sân bay. Phi công khi ấy sẽ sử dụng phanh khí động để giúp giảm tốc của tàu. Tốc độ của tàu giảm từ khoảng chừng 682 xuống còn 346 km / h, tốc độ chạm xuống đường sân bay ( so với 260 km / h của máy bay thương mại ). Càng bánh xe của tàu được thả ra khi đang bay với vận tốc 430 km / h. Nhằm tương hỗ thắng cho tàu, một cái dù giảm tốc khoảng chừng 12 m được thả ra sau khi hàng loạt 3 càng bánh của tàu đã chạm đường sân bay ở tốc độ khoảng chừng 343 km / h. Dù sẽ được thả ra một khi tàu đã giảm tốc xuống còn 110 km / h .

Sau khi hạ cánh[sửa|sửa mã nguồn]

Phi hành đoàn của tàu con thoi Discovery rời con thuyềnSau khi hạ cánh, tàu con thoi sẽ ở lại trên đường sân bay khoảng chừng vài tiếng để giảm nhiệt độ con tàu. Một nhóm nhân viên cấp dưới ở trước và sau tàu sẽ kiểm tra các phần nguyên vật liệu của mạng lưới hệ thống RCS và 3 động cơ phụ của tàu con thoi. Nếu hiđrô được phát hiện, một trường hợp khẩn cấp sẽ được thông tin, nhân viên cấp dưới sẽ ngắt nguồn năng lượng của tàu và nhóm nhân viên cấp dưới sẽ sơ tán khỏi khu vực. Một nhóm khác gồm 25 xe đặc biệt quan trọng và 150 kỹ sư và kỹ thuật viên sẽ tiếp cận con tàu và xóa bỏ các khí độc từ nguyên nguyên vật liệu và khu sản phẩm & hàng hóa của tàu khoảng chừng 45-60 phút sau khi hạ cánh. Một viên bác sĩ sẽ lên tàu kiểm tra y tế cho phi hành đoàn trước khi họ hoàn toàn có thể rời con thuyền. Một khi phi hành đoàn đã rời khỏi tàu, nghĩa vụ và trách nhiệm sẽ được giao lại từ Trung tâm ngoài hành tinh Johnson ở Houston, Texas cho Trung tâm ngoài hành tinh Kennedy .Nếu tàu hạ cánh tại Căn cứ Không quân Edwards ở California, hoặc các đường sân bay khẩn cấp. thì tàu sẽ được bay trở lại Trung tâm thiên hà Kennedy trên một chiếc 747 được phục chế và hạ cánh tại Khu hạ cánh Tàu con thoi. Một khi đến tới Khu hạ cánh, tàu sẽ được kéo tiếp quãng đường 3.2 km trên đường kéo hoặc đường thường dùng bởi chuyến xe buýt thăm quan hoặc nhân viên cấp dưới của Trung tâm ngoài hành tinh Kennedy đến Khu vực Xử lý Tàu con thoi, nơi mà nó sẽ mở màn quy trình dài tháng chuẩn bị sẵn sàng cho trách nhiệm tiếp theo .
NASA thường hạ cánh các chuyến tàu con thoi ở Trung tâm thiên hà Kennedy [ 3 ]. Nếu thời tiết khiến việc hạ cánh gặp khó khăn vất vả, việc hạ cánh hoàn toàn có thể trì hoãn đến lúc điều kiện kèm theo thời tiết tốt ; hạ cánh ở Căn cứ Không quân Edwards ở California ; hoặc sử dụng 1 số ít đường sân bay dự trữ khắp quốc tế. Các việc hạ cánh nào ngoài Trung tâm thiên hà Kennedy sẽ phải chuyển về lại Mũi Canaveral. Nhiệm vụ STS-3 của tàu con thoi Columbia năm 1982 đã một lần hạ cánh tại Sân bay Vũ trụ White Sands, New Mexico ; đây là sự lựa chọn ở đầu cuối chính bới các nhà khoa học NASA tin rằng các hạt cát hoàn toàn có thể gây thiệt hại thiết kế bên ngoài của con tàu .

Có rất nhiều khu hạ cánh dự phòng khác nhưng không bao giờ dùng đến.[4] Cho đến lúc kết thúc chương trình, tàu con thoi chỉ duy nhất hạ cánh tại 3 địa điểm.

Các tàu con thoi[sửa|sửa mã nguồn]

Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis, và Endeavour5 tàu con thoi đã từng được phóng vào khoảng trống. Từ trái qua phải :, và
Huy hiệu kỷ niệm chương trình tàu con thoi

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Source: https://vh2.com.vn
Category custom BY HOANGLM with new data process: Chế Tạo