Kosminė logistika

Logistika, erdvėlaivis, transportas, raketos – keliaujame į kosmosą

Nauja rūšis – kosminė logistika

Plečiantis astronautikai (jau beveik 60 metų) ir turizmui, o ypač sukūrus Tarptautinę Kosminę Stotį (TKS) ir Mėnulio bei Marso kolonizavimo planus, formuojasi kosminė logistika. Ji sprendžia žmonių ir materialinių išteklių transportavimo į kosmoso objektus, ryšių ir informacijos perdavimo problemas, siekiant pigumo ir saugumo.

Kosminis transportas yra labai specifiškas dideliais greičiais ir pagreičiais bei išskirtinai reaktyviniais varytuvais. Net ir nedidelės masės erdvėlaiviui įgreitinti reikia didžiulių milžiniško galingumo raketinių kompleksų su gausiais degalais ir oksidatoriais. Tokia sudėtinga technika labai brangiai kainuoja ir prieinama tik didžiosioms valstybėms. Vien „Space Shuttle“ programa kainavo 196 mlrd USD, o raketinio komplekso galia siekė 125 GW (kaip 1200 Kauno HE).

Raketos degina efektyviausius kurus (vandenilį, hidraziną, paraką) ir oksidatorius (deguonį, azoto ar fluoro rūgštis) 3300-4800 K temperatūros ir 0,5-2 MPa slėgio sąlygomis. Dujinių degimo produktų srautas veržiasi pro tūtą 2,5-4 km/s greičiu ir generuoja proporcingą debitui reaktyvinę stūmos jėgą. Gi erdvėlaivio greitis dar priklauso nuo masių: V = W. ln m_prad/m, kur m_prad – raketinio komplekso startinė masė, m – erdvėlaivio masė.

Soyuz erdvėlaiviai

Lig šiol nuo 1967 m. tebenaudojamas Sovietų Sąjungos (dabar Rusijos) vienkartinis erdvėlaivis „Sojuz“ (7 modifikacijos) yra skriejęs per 110 kartų su 2-3 žmonių įgulomis. Grįžtant į Žemę jo greitis nuo 7,6 km/s per 30 min mažinamas iki 0,2 km/s, o 10 km aukštyje pradeda stabdyti paeiliui 570 m² ir 1000 m² parašiutai. Dabar juo naudojasi ir JAV astronautai, mokėdami po 71 mln USD už kelionę į TKS. Turistai gabenami gerokai pigiau.

Dar 1921 m. kosmoplano (daugkartinio erdvėlaivio) idėją pateikė latvių kilmės mokslininkas F. Canderis. Sovietų Sąjungos kosmonautikos pradžioje buvo kuriamas toks erdvėlaivis 4,7 t masės, 3×9,4 m matmenų su 5,5 m mosto sparnais, bet liko neišbaigtas.

Space Shuttle programa ir sovietų atsakas

1972 m. paskelbus JAV „Space Shuttle“ programą, sovietų kariškiai įžvelgė kosminio ginklo grėsmę ir slaptu nutarimu 1976 m. pradėjo kurti analogą „Buran“. Vadovauti paskyrė ukrainiečių kilmės konstruktorių G. Lozino-Lozinskį (1909-2001).

Bandymuose dalyvavo lietuvis kosmonautas R. Stankevičius (1944-1990), dar 1971-1972 m. lakūnu kariavęs Egipte prieš Izraelį, nuo 1977 m. ruošęsis „Saliut“ ir „Buran“ misijoms. 1985 m. įvykdė pirmąjį pakilimą ir skrydį atmosferoje specialiu „Buran“ modeliu (kartu su kosmonautu I.Volk). Po kelių atidėliojimų 1988 m. „Buran“ automatiniu režimu be pilotų 2 kartus apskriejo Žemę 200-250 km aukštyje ir sėkmingai nusileido.

Rimantas tragiškai žuvo Italijoje, demonstruodamas lėktuvą Su-27 aviacijos šventėje, o „Buraną“ 2002 m. užgriuvo montažinio angaro stogas Baikonure. Kitą egzempliorių nupirko už 10 mln € Špayer muziejus (Vokietija). Erdvėlaivio korpusą dengiančių kaitrai atsparių plytelių kūrime dalyvavo siuvimo technologė V. Baltrušaitienė pagal Maskvos slaptą užduotį „Sudaigstyti 3 cm storio neaustinę medžiagą“. Plytelių iš stiklo ir anglies pluoštų gamybos ir sudaigstymo technologijų tobulinimas truko apie 8 metus (darbai vyko ir „Kauno audiniuose“). Galiausiai viena 42x42x3,5 cm plytelė atsiėjo apie 1800 rublų, erdvėlaiviui jų reikėjo bent 39 tūkst bendros 9 t masės.

Vienintelis nenuniokotas „Buranas“ yra saugomas privačiame muziejuje Vokietijoje. Būtent šį kosminį lėktuvą 02 Rimantas daugiausiai kartų kėlė į orą. A. Stankevičiaus nuotr.

Apollo erdvėlaiviai

Toliausiai JAV astronautus gabeno „Apollo“ erdvėlaiviai, 1969-72 m. įvykdę 9 skrydžius iki Mėnulio, 6 jų – su nusileidimu į paviršių. Mėnuliu pavaikščiojo 12 astronautų, o keli net važinėjo atsigabentu mėnuleigiu. Visa programa kainavo apie 25 mlrd USD. Artimiausia planeta Marsas (56 – 401 milijonai kilometrų nuo Žemės) kol kas pasiekiama per 8 mėnesius robotizuotais marsatyriais. Iš 40 startavusių raketinių kompleksų 13 erdvėlaivių turėjo nuleidžiamus aparatus, kurių 8 pasiekė paviršių nesuduždami.

Apollo 16 misija mėnulyje

 Space Shuttle pirmoji misija (STS-1) startavo 1981 metų balandžio 12 dieną

Efektyviausiai dirbo daugkartiniai „Space Shuttle“ erdvėlaiviai (6 vnt), įvykdę 135 sėkmingus skrydžius ir 1977-2011 m. gabenę apie 830 žmonių. Tačiau transportavimo vidutinė kaina 25000 USD/kg tebėra didelė, nes pakartotinai naudojamų elementų (korpusų, greitintuvų ir kt.) atnaujinimas irgi nepigiai kainuoja.

Tarptautinė Kosminė Stotis

Brangiausias inžinerinis projektas veikia nuo 2000 metų

TKS yra vienas brangiausių inžinerinių objektų (per 160 mlrd USD) ir didžiausias kosmoso tyrimo įrenginys (450 t masės, 73x108x28 m matmenų, 373 m³ vidaus patalpų), 7,7 km/s greičiu skriejantis aplink Žemę 341-353 km aukštyje. Sumontuota iš fermomis ir šliuzais sujungtų bent 50 dalių, tarp jų apie 15 specializuotų gyvenamųjų erdvėlaivių ir kelių dešimčių skydų su Saulės elementais (bendros 100 kW galios). Nuo 2000 metų joje pakaitomis po kelis mėnesius dirba 6 astronautai ir kosmonautai, jau pabuvojo 8 turistai. Tyrimų rezultatus ir patirtį planuojama panaudoti kelionėms į Mėnulį ir Marsą. Kuriami ir naujoviški branduoliniai bei fotoniniai varytuvai greitesniems erdvėlaiviams. Dar 1980 m. žinomas raketininkas V. von Braun pradėjo projektuoti variantą 6 žmonėms.

Transportinių erdvėlaivių duomenys