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Ventanas de la nave espacial Orión: ¿de qué están hechas? Conceptos erróneos comunes sobre el espacio

PESTILLO, VENTANAS TALLADAS, PERSIANAS, MARCOS

La parte principal de la ventana es, por supuesto, de cristal. "Para el espacio", no se utiliza vidrio ordinario, sino cuarzo. Durante la era "Vostok", la elección no era particularmente grande: solo estaban disponibles las marcas SK y KV (esta última no es más que cuarzo fundido). Posteriormente, se crearon y probaron muchos otros tipos de vidrio (KV10S, K-108). Incluso intentaron utilizar plexiglás SO-120 en el espacio. Los estadounidenses conocen la marca Vycor de vidrio térmico y resistente a impactos.

El vidrio se utiliza para los ojos de buey. diferentes tamaños- de 80 mm a casi medio metro (490 mm), y recientemente apareció en órbita un "trozo de vidrio" de ochocientos milímetros. Hablaremos de la protección externa de las "ventanas espaciales" que se encuentran más adelante, pero para proteger a los miembros de la tripulación de efectos nocivos Para protegerse contra la radiación casi ultravioleta, se aplican revestimientos especiales divisores de haz a las ventanas que funcionan con dispositivos instalados no estacionarios.

Una portilla no es sólo cristal. Para obtener un diseño duradero y funcional, se insertan varios vasos en un soporte de aleación de aluminio o titanio. Incluso utilizaron litio para las ventanas del Shuttle.

Para garantizar el nivel de fiabilidad requerido, inicialmente se fabricaron varios vidrios en la portilla. Si algo sucede, un vaso se romperá y el resto permanecerá, manteniendo el barco hermético. Los ojos de buey domésticos de Soyuz y Vostok tenían tres vasos cada uno (en Soyuz hay uno de doble acristalamiento, pero la mayoría de el vuelo está cubierto por un periscopio).

En el Apolo y en el transbordador espacial, las “ventanas” también son en su mayoría de tres cristales, pero los estadounidenses equiparon a Mercurio, su “primer trago”, con una ventanilla de cuatro cristales.

A diferencia de los soviéticos, la portilla estadounidense del módulo de mando del Apolo no era un conjunto único. Un vidrio funcionaba como parte de la carcasa de la superficie protectora contra el calor que soporta la carga, y los otros dos (esencialmente un ojo de buey de dos vidrios) ya formaban parte del circuito presurizado. Como resultado, tales ojos de buey eran más visuales que ópticos. En realidad, dado el papel clave de los pilotos en la gestión del Apolo, esta decisión parecía bastante lógica.

En la cabina lunar del Apolo, las tres ventanas eran de un solo cristal, pero por fuera estaban cubiertas por un cristal externo, que no formaba parte del circuito presurizado, y por dentro, por un plexiglás de seguridad interno. Posteriormente se instalaron más ventanas de un solo cristal en las estaciones orbitales, donde las cargas son aún menores que las de los vehículos de descenso de naves espaciales. Y en algunas naves espaciales, por ejemplo en las estaciones interplanetarias soviéticas "Marte" a principios de los años 70, en realidad se combinaban varias ventanas (composiciones de doble vidrio) en un solo marco.

Cuando una nave espacial está en órbita, la diferencia de temperatura en su superficie puede ser de unos cientos de grados. Los coeficientes de dilatación del vidrio y del metal son naturalmente diferentes. Así se colocan sellos entre el vidrio y el metal de la jaula. En nuestro país fueron atendidos por el Instituto de Investigaciones Científicas de la Industria del Caucho. El diseño utiliza caucho resistente al vacío. Desarrollar tales sellos es una tarea difícil: el caucho es un polímero y la radiación cósmica eventualmente "corta" las moléculas del polímero en pedazos y, como resultado, el caucho "común" simplemente se separa.

El acristalamiento delantero de la cabina Buran. Parte interna y externa del ojo de buey de Buran.

Tras un examen más detenido, resulta que el diseño de las "ventanas" nacionales y estadounidenses difiere significativamente entre sí. Casi todo el vidrio en los diseños domésticos tiene forma cilíndrica (por supuesto, con la excepción del acristalamiento). vehículos alados escriba "Buran" o "Espiral"). En consecuencia, el cilindro tiene una superficie lateral que debe tratarse especialmente para minimizar el deslumbramiento. Para ello, las superficies reflectantes del interior de la portilla se recubren con un esmalte especial y, a veces, las paredes laterales de las cámaras incluso se recubren con semiterciopelo. El vidrio está sellado con tres anillos de goma (como se les llamó al principio: juntas de goma).

El vidrio de la nave espacial estadounidense Apollo tenía superficies laterales redondeadas y sobre ellas se extendía una junta de goma, como un neumático en la llanta de un automóvil.

Ya no es posible limpiar el vidrio dentro de la ventana con un paño durante el vuelo y, por lo tanto, categóricamente no deben entrar residuos en la cámara (el espacio entre los vidrios). Además, el cristal no debe empañarse ni congelarse. Por lo tanto, antes de comenzar astronave no solo se llenan los tanques, sino también las ventanas: la cámara se llena con nitrógeno seco especialmente puro o aire seco. Para "descargar" el vidrio en sí, se proporciona la mitad de la presión en la cámara que en el compartimento sellado. Finalmente, es aconsejable que adentro la superficie de las paredes del compartimento no estaba ni demasiado caliente ni demasiado fría. Para ello, a veces se instala una mampara interna de plexiglás.

La nave espacial de transporte multimisión Orion ha sido desarrollada por la NASA y Lockheed Martin desde mediados de la década de 2000 y ya completó su primer vuelo de prueba no tripulado en diciembre de 2014. Con la ayuda de Orion, se lanzará carga y astronautas al espacio, pero eso no es todo lo que esta nave es capaz de hacer. En el futuro, será Orión el que tendrá que llevar personas a la superficie de la Luna y Marte. Al crear el barco, sus desarrolladores utilizaron mucho. tecnologías interesantes y nuevos materiales, uno de los cuales nos gustaría hablaros hoy.

Mientras los astronautas viajan hacia los asteroides, la Luna o Marte, disfrutarán de impresionantes vistas del espacio a través de pequeñas ventanas en el casco de la nave espacial. Los ingenieros de la NASA se esfuerzan por hacer que estas ventanas al espacio sean más fuertes, más ligeras y más baratas de producir que las naves espaciales anteriores.

En el caso de la ISS y del transbordador espacial, las ventanas eran de vidrio laminado. En el caso del Orion, se utilizará por primera vez plástico acrílico, lo que mejorará significativamente la integridad de las ventanas del barco.

“Históricamente, los paneles de vidrio de las ventanas han formado parte del armazón de un barco, manteniendo la presión necesaria en su interior y evitando la muerte de los astronautas. El vidrio también debería proteger a la tripulación lo más posible de la enorme temperatura al entrar en la atmósfera terrestre. Pero la principal desventaja del vidrio es su imperfección estructural. Bajo cargas pesadas, la resistencia del vidrio disminuye con el tiempo. Al volar al espacio, este punto débil puede influir broma cruel con la nave”, dice Linda Estes, directora de la División de Subsistemas Porthole de la NASA.

Precisamente porque el vidrio no es un material ideal para los ojos de buey, los ingenieros han estado buscando constantemente un material más adecuado para ello. Hay muchos materiales estructuralmente estables en el mundo, pero sólo unos pocos son lo suficientemente transparentes como para usarse para crear ojos de buey.

En primeras etapas Durante el desarrollo de Orion, los especialistas de la NASA intentaron utilizar policarbonatos como material para las ventanas, pero no cumplían con los requisitos ópticos necesarios para la obtención de imágenes. resolución alta. Después, los ingenieros cambiaron al material acrílico, que proporcionaba la mayor transparencia y una enorme resistencia. En EE.UU. se fabrican enormes acuarios de acrílico, que protegen a sus habitantes del entorno potencialmente peligroso para ellos y, al mismo tiempo, soportan una enorme presión de agua.

Hoy en día, Orion está equipado con cuatro ventanas integradas en el módulo de tripulación, así como ventanas adicionales en cada una de las dos escotillas. Cada ojo de buey consta de tres paneles. El panel interior está hecho de acrílico y los otros dos siguen siendo de vidrio. De esta forma Orion ya había estado en el espacio durante su primer vuelo de prueba. Durante este año, los ingenieros de la NASA deben decidir si pueden utilizar dos paneles acrílicos y un cristal en las ventanas.

En los próximos meses, Linda Estes y su equipo tienen previsto realizar lo que llaman una “prueba de fluencia” en los paneles acrílicos. La fluencia en este caso es una deformación lenta de un sólido que se produce con el tiempo bajo la influencia de una carga constante o tensión mecánica. Todos los sólidos, sin excepción, están sujetos a fluencia, tanto cristalinos como amorfos. Los paneles acrílicos se probarán durante 270 días bajo cargas enormes.

Las ventanas acrílicas deberían hacer que la nave Orion sea significativamente más liviana y su resistencia estructural eliminará el riesgo de que las ventanas se rompan debido a rayones accidentales y otros daños. Según los ingenieros de la NASA, gracias a los paneles acrílicos podrán reducir el peso de la nave en más de 90 kilogramos. Reducir la masa hará que sea mucho más barato lanzar una nave al espacio.

El cambio a paneles acrílicos también reducirá el costo de construir naves clase Orion, porque el acrílico es mucho más barato que el vidrio. Sólo en ventanas será posible ahorrar alrededor de 2 millones de dólares durante la construcción de una nave espacial. Quizás en el futuro los paneles de vidrio queden completamente excluidos de las ventanas, pero por ahora esto requiere pruebas adicionales y exhaustivas.

La nave espacial de transporte multimisión Orion ha sido desarrollada por la NASA y la compañía desde mediados de la década de 2000 y ya completó su primer vuelo de prueba no tripulado en diciembre de 2014. Con la ayuda de Orion, se lanzará carga y astronautas al espacio, pero eso no es todo lo que esta nave es capaz de hacer. En el futuro, será Orión el que tendrá que llevar personas a la superficie de la Luna y Marte. Al crear el barco, sus desarrolladores utilizaron muchas tecnologías interesantes y nuevos materiales, uno de los cuales nos gustaría contarles hoy.

En el caso de la ISS y del transbordador espacial, las ventanas eran de vidrio laminado. En el caso del Orion, se utilizará por primera vez plástico acrílico, lo que mejorará significativamente la integridad de las ventanas del barco.

“Históricamente, los paneles de vidrio de las ventanas han formado parte del armazón de un barco, manteniendo la presión necesaria en su interior y evitando la muerte de los astronautas. El vidrio también debería proteger a la tripulación lo más posible de la enorme temperatura al entrar en la atmósfera terrestre. Pero la principal desventaja del vidrio es su imperfección estructural. Bajo cargas pesadas, la resistencia del vidrio disminuye con el tiempo. Al volar al espacio, este punto débil puede ser una broma cruel para la nave”, afirma Linda Estes, jefa del departamento de subsistemas de ventanas de la NASA.

En las primeras etapas del desarrollo de Orion, la NASA intentó utilizar policarbonatos como material para las ventanas, pero no cumplían con los requisitos ópticos necesarios para obtener imágenes de alta resolución. Después, los ingenieros cambiaron al material acrílico, que proporcionaba la mayor transparencia y una enorme resistencia. En EE.UU. se fabrican enormes acuarios de acrílico, que protegen a sus habitantes del entorno potencialmente peligroso para ellos y, al mismo tiempo, soportan una enorme presión de agua.

Y quiero copiar y pegar un artículo más. Lo leí originalmente en el periódico Nizhny Novgorod Land, pero resulta que el original fue publicado en la revista Russian Space. Mientras conducía del pueblo a la ciudad, comencé a leer. El artículo habla de la historia de la creación de ojos de buey, cuenta de manera popular e inteligible cómo se crean en nuestro país y en los estadounidenses, de qué están hechos y dónde se utilizan.

Cuando se mira una nave espacial, los ojos normalmente se abren como platos. A diferencia de un avión o un submarino de líneas extremadamente elegantes, a bordo hay muchos bloques diferentes, elementos estructurales, tuberías, cables que sobresalen del exterior... Pero también hay detalles a bordo que cualquiera puede ver a primera vista. Aquí están, por ejemplo, los ojos de buey. ¡Como los aviones o los hidroaviones! De hecho, esto está lejos de ser cierto...

CORTAMOS UNA VENTANA AL UNIVERSO

Desde el principio de los vuelos espaciales, la pregunta fue: "¿Qué hay por la borda que sería agradable ver?". Es decir, por supuesto, hubo ciertas consideraciones a este respecto: lo intentaron los astrónomos y los pioneros de la astronáutica, por no hablar de los escritores de ciencia ficción. En la novela de Julio Verne De la Tierra a la Luna, los héroes emprenden una expedición lunar en un proyectil equipado con ventanas de vidrio con contraventanas. Los personajes de Tsiolkovsky y Wells miran al Universo a través de grandes ventanales.

Una nave espacial tipo Zenit antes de acoplarse a un vehículo de lanzamiento. Los ojos de buey delante de las lentes de las cámaras están cubiertos con tapas (foto: RSC Energia). En la práctica, la simple palabra "ventana" parecía inaceptable para los desarrolladores de tecnología espacial. Por lo tanto, lo que los astronautas pueden mirar fuera de la nave espacial se llama, nada menos, acristalamiento especial y, menos "ceremoniosamente", ojos de buey. Además, la ventanilla para personas es una ventanilla visual, pero para algunos equipos es óptica.

Las ventanas son a la vez un elemento estructural del armazón de la nave espacial y un dispositivo óptico. Por un lado, sirven para proteger de la influencia del entorno externo los instrumentos y la tripulación ubicados en el interior del compartimento, por otro lado, deben permitir el funcionamiento de diversos equipos ópticos y de observación visual. Pero no sólo observación: cuando a ambos lados del océano sacaban equipos para “ guerra de las galaxias", a través de las ventanas de los buques de guerra se reunieron y apuntaron.

Los estadounidenses y los científicos espaciales de habla inglesa en general están desconcertados por el término "ojo de buey". Vuelven a preguntar: “¿Son ventanas o qué?” En inglés, todo es sencillo, ya sea en la casa o en la ventana del Shuttle, y no hay problemas. Pero los marineros ingleses dicen ojo de buey. Por lo tanto, los fabricantes rusos de ventanas espaciales probablemente tengan un espíritu más cercano al de los constructores navales extranjeros.

Karen Nyberg en la ventana del módulo japonés Kibo que llegó a la ISS, 2008 (foto: NASA) En las naves espaciales de observación hay dos tipos de ventanas. El primer tipo separa completamente el equipo de filmación ubicado en el compartimento presurizado (lente, parte del casete, receptores de imágenes y otros elementos funcionales) del entorno externo "hostil". Las naves espaciales tipo Zenit se construyen según este esquema. El segundo tipo de ventanas separa la parte del casete, los receptores de imágenes y otros elementos del entorno externo, mientras que la lente se ubica en un compartimento no sellado, es decir, al vacío. Este esquema se utiliza en naves espaciales tipo Yantar. Con este esquema, los requisitos para las propiedades ópticas del iluminador se vuelven especialmente estrictos, ya que el iluminador ahora es parte integrante sistema óptico equipo de filmación, y no una simple “ventana al espacio”.

Se creía que el astronauta podría controlar la nave espacial basándose en lo que podía ver. Hasta cierto punto esto se logró. Es especialmente importante "mirar hacia adelante" durante el atraque y el aterrizaje en la Luna; astronautas americanos Más de una vez utilizamos el control manual durante los aterrizajes.

El borde de la portilla de Vostok es visible detrás del casco del astronauta. La idea psicológica de la mayoría de los astronautas sobre arriba y abajo se forma dependiendo de la situación circundante, y las portillas también pueden ayudar en esto. Finalmente, los ojos de buey, al igual que las ventanas en la Tierra, sirven para iluminar los compartimentos cuando se vuela sobre la cara iluminada de la Tierra, la Luna o planetas distantes.

Como cualquier instrumento óptico, la portilla de un barco tiene longitud focal(de medio kilómetro a cincuenta) y muchos otros parámetros ópticos específicos.

NUESTROS ESMALTES SON LOS MEJORES DEL MUNDO

Cuando se crearon las primeras naves espaciales en nuestro país, el desarrollo de las ventanas se confió al Instituto de Investigación de Vidrio de Aviación del Ministerio de Industria Aeronáutica (ahora es el Instituto de Investigación de Vidrio Técnico OJSC). El Instituto Estatal de Óptica lleva su nombre. S.I. Vavilova, Instituto de Investigación de la Industria del Caucho, Planta Mecánica de Krasnogorsk y varias otras empresas y organizaciones. La planta de vidrio óptico Lytkarinsky, cerca de Moscú, hizo una gran contribución a la fusión de diferentes marcas de vidrio, a la producción de ojos de buey y a lentes únicas de enfoque largo y gran apertura.

Ojo de buey en la escotilla del módulo de mando de la nave espacial Apolo La tarea resultó extremadamente difícil. Hubo un tiempo en que dominar la producción de linternas para aviones requería mucho tiempo y era difícil: el vidrio perdía rápidamente su transparencia y se cubrió de grietas. Además de garantizar la transparencia, guerra patriótica obligó al desarrollo de vidrios blindados; después de la guerra, el aumento de la velocidad de los aviones a reacción condujo no solo a mayores requisitos de resistencia, sino también a la necesidad de preservar las propiedades del acristalamiento durante el calentamiento aerodinámico. Para proyectos espaciales, el vidrio utilizado para marquesinas y ventanas de aviones no era adecuado: las temperaturas y las cargas no eran las mismas.

Las primeras ventanas espaciales se desarrollaron en nuestro país sobre la base de la Resolución del Comité Central del PCUS y del Consejo de Ministros de la URSS No. 569-264 del 22 de mayo de 1959, que preveía el inicio de los preparativos para vuelos tripulados. . Tanto en la URSS como en los EE.UU., los primeros ojos de buey eran redondos: eran más fáciles de calcular y fabricar. Además, los barcos nacionales, por regla general, podían controlarse sin intervención humana, por lo que no era necesaria una visión demasiado buena, como la de un avión. El Vostok de Gagarin tenía dos ventanas. Uno estaba ubicado en la trampilla de entrada del vehículo de descenso, justo encima de la cabeza del astronauta, el otro estaba a sus pies en la carrocería del vehículo de descenso. No está de más recordar los nombres de los principales desarrolladores de las primeras ventanas en el Instituto de Investigación del Vidrio para Aviación: S.M. Brekhovskikh, V.I. Alexandrov, H. E. Serebryannikova, Yu. I. Nechaev, L. A. Kalashnikova, F. T. Vorobyov, E. F. Postolskaya, L. V. Korol, V. P. Kolgankov, E. I. Tsvetkov, S. V. Volchanov, V. I. Krasin, E. G. Loginova y otros.

Virgil Grissom y la cápsula Liberty Bell. Se ve un ojo de buey trapezoidal (foto: NASA) Por muchas razones, nuestros colegas estadounidenses experimentaron un grave "déficit de masa" durante la construcción de su primera nave espacial. Por lo tanto, simplemente no podían permitirse un nivel de automatización del control del barco similar al soviético, incluso teniendo en cuenta la electrónica más ligera, y muchas funciones para controlar el barco se limitaron a pilotos de pruebas experimentados seleccionados para el primer cuerpo de cosmonautas. Al mismo tiempo, en la versión original de la primera nave espacial estadounidense "Mercury" (de la que decían que el astronauta no entra, sino que se la pone él mismo), no se proporcionó ninguna ventana para el piloto, ni siquiera la Los 10 kg de masa adicionales necesarios no se encontraban por ninguna parte.

La ventana apareció sólo a petición urgente de los propios astronautas después del primer vuelo de Shepard. Una ventana de "piloto" real y completa apareció solo en el Gemini, en la escotilla de aterrizaje de la tripulación. Pero no estaba hecho de forma redonda, sino de una forma trapezoidal compleja, ya que para un control manual total al atracar, el piloto necesitaba visibilidad hacia adelante; Por cierto, en la Soyuz se instaló para este fin un periscopio en la ventana del módulo de descenso. Los americanos desarrollaron los ojos de buey de Corning, mientras que la división JDSU se encargó de los revestimientos de vidrio.

En el módulo de mando del Apolo lunar también se colocó una de las cinco ventanas en la escotilla. Los otros dos, asegurar el acercamiento al acoplarse con módulo lunar, miraba hacia adelante, y dos más "laterales" permitían mirar perpendicular al eje longitudinal del barco. En la Soyuz normalmente había tres ventanas en el módulo de descenso y hasta cinco en el compartimento de servicio. La mayoría de las ventanas se encuentran en estaciones orbitales: hasta varias docenas, de diferentes formas y tamaños.

Acristalamiento nasal de la cabina del transbordador espacial Una etapa importante en la “construcción de ventanas” fue la creación de acristalamientos para los aviones espaciales: el transbordador espacial y el Buran. Los transbordadores aterrizan como un avión, lo que significa que el piloto debe proporcionar buena reseña desde la cabina. Por lo tanto, tanto los desarrolladores estadounidenses como los nacionales proporcionaron seis grandes ventanas. forma compleja. Además de un par en el techo de la cabina, esto es para garantizar el atraque. Además, hay ventanas en la parte trasera de la cabina para operaciones de carga útil. Y finalmente, a lo largo del ojo de buey de la trampilla de entrada.

Durante las fases dinámicas del vuelo, las ventanillas delanteras del Shuttle o del Buran están sometidas a cargas completamente distintas a las que están expuestas las ventanillas de los vehículos de descenso convencionales. Por lo tanto, el cálculo de la fuerza aquí es diferente. Y cuando el transbordador ya está en órbita, hay "demasiadas ventanas": la cabina se sobrecalienta y la tripulación recibe "luz ultravioleta" adicional. Por lo tanto, durante un vuelo orbital, algunas de las ventanas de la cabina del Shuttle se cierran con contraventanas de Kevlar. Pero el Buran tenía una capa fotocromática dentro de las ventanas, que se oscurecía cuando se exponía a la radiación ultravioleta y no permitía la entrada de “extra” a la cabina.

MARCOS, PERSIANAS, CIERRES, VENTANAS TALLADAS...

Julie Payette controla el manipulador del Endeavour en la ventana del techo de la nave (foto: NASA) Para las ventanas se utilizan vidrios de diferentes tamaños, desde 80 mm hasta casi medio metro (490 mm), y recientemente apareció en órbita. La protección externa de las "ventanas espaciales" se discutirá más adelante, pero para proteger a los miembros de la tripulación de los efectos nocivos de la radiación ultravioleta cercana, se aplican recubrimientos especiales divisores de haz a las ventanas que trabajan con dispositivos instalados no estacionarios.

Para garantizar el nivel de fiabilidad requerido, inicialmente se fabricaron varios vidrios en la portilla. Si algo sucede, un vaso se romperá y el resto permanecerá, manteniendo el barco hermético. Las ventanas domésticas de la Soyuz y del Vostok tenían tres cristales cada una (la Soyuz tiene una ventana de doble cristal, pero está cubierta por un periscopio durante la mayor parte del vuelo).

En el Apollo y en el transbordador espacial, las “ventanas” también son en su mayoría de tres cristales, pero los estadounidenses equiparon el Mercury, su “primer trago”, con una portilla de cuatro cristales.

Ventana de doble vidrio (arriba), ventana de tres vidrios de la nave espacial de la familia Soyuz (abajo) (foto: Sergei Andreev) A diferencia de las ventanas soviéticas, la ventana estadounidense del módulo de comando Apollo no era un solo conjunto. Un vidrio funcionaba como parte de la carcasa de la superficie protectora contra el calor que soporta la carga, y los otros dos (esencialmente un ojo de buey de dos vidrios) ya formaban parte del circuito presurizado. Como resultado, tales ojos de buey eran más visuales que ópticos. En realidad, dado el papel clave de los pilotos en la gestión del Apolo, esta decisión parecía bastante lógica.

Tras un examen más detenido, resulta que el diseño de las "ventanas" nacionales y estadounidenses difiere significativamente entre sí. Casi todo el vidrio en los diseños domésticos tiene forma cilíndrica (por supuesto, con la excepción del acristalamiento de embarcaciones aladas como "Buran" o "Spiral"). En consecuencia, el cilindro tiene una superficie lateral que debe tratarse especialmente para minimizar el deslumbramiento. Para ello, las superficies reflectantes del interior de la portilla se recubren con un esmalte especial y, a veces, las paredes laterales de las cámaras incluso se recubren con semiterciopelo. El vidrio está sellado con tres anillos de goma (como se les llamó al principio: juntas de goma).

El vidrio de la nave espacial estadounidense Apollo tenía superficies laterales redondeadas y sobre ellas se extendía una junta de goma, como un neumático en la llanta de un automóvil.

El primer hombre en la Luna, Neil Armstrong, en el módulo lunar Eagle (foto: NASA) Ya no es posible limpiar el vidrio dentro de la ventana con un paño durante el vuelo y, por lo tanto, categóricamente no deben entrar residuos en la cámara ( el espacio entre el vidrio). Además, el cristal no debe empañarse ni congelarse. Por lo tanto, antes del lanzamiento, no solo se llenan los tanques de la nave espacial, sino también las ventanas: la cámara se llena con nitrógeno seco especialmente puro o aire seco. Para "descargar" el vidrio en sí, se proporciona la mitad de la presión en la cámara que en el compartimento sellado. Finalmente, es deseable que la superficie interior de las paredes del compartimento no esté ni demasiado caliente ni demasiado fría. Para ello, a veces se instala una mampara interna de plexiglás.

LA LUZ HA SIDO UNA CUÑA PARA LA INDIA. ¡LA LENTE RESULTÓ LO QUE NECESITAMOS!

El vidrio no es metal; se descompone de manera diferente. Aquí no habrá abolladuras, aparecerá una grieta. La resistencia del vidrio depende principalmente del estado de su superficie. Por lo tanto, se fortalece eliminando defectos de la superficie: microfisuras, muescas, rayones. Para ello, el vidrio se graba y se templa. Sin embargo, con gafas utilizadas en instrumentos ópticos, esta no es la manera de manejar las cosas. Su superficie se endurece mediante el llamado rectificado profundo. A principios de los años 70, el vidrio exterior de las ventanas ópticas podía reforzarse mediante intercambio iónico, lo que permitía aumentar su resistencia a la abrasión.

Una de las ventanas del módulo de descenso Soyuz está cubierta con un periscopio durante la mayor parte del vuelo. Para mejorar la transmisión de la luz, el vidrio está recubierto con una capa antirreflectante multicapa. Pueden contener óxido de estaño o indio. Estos recubrimientos aumentan la transmisión de luz entre un 10 y un 12% y se aplican mediante pulverización catódica reactiva. Además, el óxido de indio absorbe bien los neutrones, lo que resulta útil, por ejemplo, durante un vuelo interplanetario tripulado. El indio es generalmente la “piedra filosofal” de la industria del vidrio, y no sólo del vidrio. Los espejos recubiertos de indio reflejan la mayor parte del espectro por igual. En las unidades de frotamiento, el indio mejora significativamente la resistencia a la abrasión.

Durante el vuelo, las ventanas también pueden ensuciarse desde el exterior. Después del inicio de los vuelos del programa Gemini, los astronautas notaron que los vapores de la capa protectora del calor se depositaban en el vidrio. Las naves espaciales en vuelo adquieren generalmente la llamada atmósfera acompañante. Algo se escapa de los compartimentos presurizados, pequeñas partículas de aislamiento térmico de vacío de pantalla “cuelgan” al lado del barco y hay productos de combustión de los componentes del combustible durante el funcionamiento de los motores de control de actitud... En general, hay más de suficientes escombros y suciedad no sólo para “estropear” la vista”, sino también, por ejemplo, para interrumpir el funcionamiento del equipo fotográfico a bordo.

(foto: ESA) Desarrolladores de estaciones espaciales interplanetarias de NPO im. S.A. Lavochkina dice que durante el vuelo de la nave espacial hacia uno de los cometas, se descubrieron dos "cabezas", núcleos, en su composición. Esto se consideró importante descubrimiento científico. Luego resultó que la segunda "cabeza" apareció como resultado del empañamiento del ojo de buey, lo que provocó el efecto de un prisma óptico.

Los vidrios tipo ojo de buey no deben cambiar la transmisión de luz cuando se exponen a radiación ionizante desde el fondo radiación cósmica Y radiación cósmica, incluso como resultado de erupciones solares. Interacción radiación electromagnética sol y rayos cósmicos con vidrio; en general, el fenómeno es complejo. La absorción de radiación por el vidrio puede provocar la formación de los llamados "centros de color", es decir, una disminución de la transmisión de luz inicial, y también provocar luminiscencia, ya que parte de la energía absorbida puede liberarse inmediatamente en forma de luz. cuantos. La luminiscencia del cristal crea un fondo adicional que reduce el contraste de la imagen, aumenta la relación ruido-señal y puede imposibilitar el funcionamiento normal del equipo. Por lo tanto, el vidrio utilizado en ventanas ópticas debe tener, además de una alta estabilidad óptica a la radiación, un bajo nivel de luminiscencia. La magnitud de la intensidad de la luminiscencia no es menos importante para los vidrios ópticos que funcionan bajo la influencia de la radiación que la resistencia del color.

Porta de la nave espacial soviética Zond-8 (foto: Sergei Andreev)Entre los factores vuelo espacial Uno de los impactos más peligrosos para las ventanas son los impactos de micrometeoritos. Esto conduce a una rápida disminución de la resistencia del vidrio. Sus características ópticas también se deterioran. Después del primer año de vuelo en superficies externas Las estaciones orbitales de larga duración revelan cráteres y rayas que alcanzan el milímetro y medio. Si bien la mayor parte de la superficie puede protegerse de partículas meteóricas y artificiales, las ventanas no pueden protegerse de esta manera. Hasta cierto punto, ayudan los parasoles, a veces instalados en las ventanas, a través de los cuales funcionan, por ejemplo, las cámaras de a bordo. En el primer americano estación orbital Skylab asumió que las ventanas estarían parcialmente protegidas por elementos estructurales. Pero, por supuesto, la solución más radical y fiable es cubrir las ventanas "orbitales" desde el exterior con cubiertas controlables. Esta solución se aplicó, en particular, en la estación orbital soviética Salyut-7 de segunda generación.

Cada vez hay más “basura” en órbita. En uno de los vuelos del Shuttle, algo claramente creado por el hombre dejó un cráter bastante visible en una de las ventanas. El cristal sobrevivió, pero ¿quién sabe lo que sucederá la próxima vez?... Esta, por cierto, es una de las razones de la seria preocupación de la “comunidad espacial” por los problemas de los desechos espaciales. En nuestro país, los problemas del impacto de micrometeoritos en los elementos estructurales de las naves espaciales, incluidas las ventanas, son estudiados activamente, en particular, por el profesor de la Universidad Aeroespacial Estatal de Samara, L.G.

Valery Polyakov se encuentra de camino a atracar en Discovery World. La ventanilla inclinada es claramente visible. Las ventanillas de los vehículos de descenso funcionan en condiciones aún más difíciles. Al descender a la atmósfera, se encuentran en una nube de plasma de alta temperatura. Además de la presión del interior del habitáculo, durante el descenso actúa sobre la ventanilla una presión exterior. Y luego llega el aterrizaje, a menudo sobre la nieve, a veces sobre el agua. Al mismo tiempo, el vidrio se enfría bruscamente. Por lo tanto, aquí se presta especial atención a las cuestiones de fuerza.

“La sencillez del ojo de buey es un fenómeno evidente. Algunos ópticos dicen que crear un iluminador plano es una tarea más difícil que hacer una lente esférica, ya que construir un mecanismo de “infinito preciso” es mucho más difícil que un mecanismo con un radio finito, es decir, una superficie esférica. Y, sin embargo, nunca ha habido ningún problema con las ventanas”, - esta es probablemente la mejor evaluación de la unidad de la nave espacial, especialmente si proviene de labios de Georgy Fomin, en el pasado reciente, primer diseñador general adjunto del Departamento Científico Estatal. Centro espacial de investigación y producción "TsSKB - Progreso".

TODOS ESTAMOS BAJO LA "CÚPULA" DE EUROPA

No hace mucho, el 8 de febrero de 2010, después del vuelo del transbordador STS-130, apareció en la Estación Espacial Internacional una cúpula de observación, que consta de varias ventanas cuadrangulares grandes y una ventana redonda de ochocientos milímetros.

Daños por micrometeoritos en la ventana del transbordador espacial (foto: NASA) El módulo Cupola está diseñado para observar la Tierra y operar con un manipulador. Fue desarrollado por el consorcio europeo Thales Alenia Space y construido por constructores de maquinaria italianos en Turín.

Así, hoy los europeos ostentan el récord: ventanas tan grandes nunca se han puesto en órbita ni en Estados Unidos ni en Rusia. Los promotores de varios "hoteles espaciales" del futuro también hablan de grandes ventanales, insistiendo en su especial importancia para los futuros turistas espaciales. Por tanto, la “construcción de ventanas” tiene un gran futuro, y las ventanas siguen siendo uno de los elementos clave de las naves espaciales tripuladas y no tripuladas.

“¡La vista del módulo de observación Cupola “Dome” es realmente genial! Cuando miras la Tierra desde la ventanilla, es como mirar a través de una tronera. Y en la “cúpula” hay una vista de 360 grados. ve todo! La Tierra desde aquí parece un mapa, sí, más. En todo, parece un mapa geográfico. Se ve cómo se va el sol, cómo sale, cómo se acerca la noche... Miras toda esta belleza. con una especie de congelamiento en el interior”.

Un poco de reflexión.

Antes de leer sobre la lata "espacial" estadounidense Gemini, presto especial atención a la protección ablativa: una gruesa capa de "recubrimiento" que arde durante el descenso para que la propia nave espacial no se queme, de manera muy similar a la evaporación del agua hirviendo en un hervidor/samovar lo protege de daños por el momento. En los vehículos de ascendencia soviética, el grosor de esta capa se medía en centímetros y la masa, en cientos de kilogramos (demasiado vago para buscar en Google, casi hasta una tonelada y media). Vea el Gagarin Vostok-1 declarado completamente quemado:

y uno de los modernos Soyuz-TMA con un turista espacial:

Para alguien para quien el carácter de estudio de los vuelos tripulados de la NASA a la Luna ya es bastante obvio, surge la pregunta: ¿cuándo exactamente se decidió que todo el programa Apollo pasaría por Hollywood? La epopeya espacial de Kubrick no empezó de la nada: Von Braun respiraba así, respiraba así, como si estuviera esculpiendo algo en serio, intentándolo... Y acabó en una completa mierda: lo mandaron a recoger meteoritos a la Antártida y a una jubilación sin gloria completamente incomprensible. ¿Por qué? ¿En qué momento, en qué año se dio cuenta de que tomar hermosas fotografías en el estudio sería un poco más fácil que volar a la luna? Vamos a resolverlo.

Antes de Apolo, solo había vuelos en órbita baja: Mercurio, Géminis. ¿Son al menos falsos?

Bueno, ahora veamos algo. Digamos que Gemini tres es el primer vuelo tripulado del programa Gemini, como afirman unánimemente los futuros compañeros de prisión de la NASA. 1965, casi cinco horas de vuelo.

"Gemini fue el primer barco estadounidense fabricado utilizando un sistema de descenso controlado para el vehículo de descenso (compartimento de tripulación). La forma del vehículo de descenso tenía la forma de un faro. La entrada a la atmósfera terrestre se realizaba primero desde abajo, y gracias Debido al desplazamiento del centro de masa respecto al eje longitudinal, la atmósfera de vuelo se produjo con un ángulo de ataque constante. El vuelo controlado se realizó girando el vehículo de descenso a lo largo del ángulo de balanceo. El vehículo de descenso Gemini era biplaza. lo que permitió salir al aire. espacio abierto. Al mismo tiempo, toda la atmósfera de la cabina de los cosmonautas, compuesta de oxígeno, fue liberada al espacio y, después de cerrar la escotilla, se restableció gracias al oxígeno almacenado en los cilindros".

Ahora vayamos al sitio web de la NASA y busquemos de qué diablos se trata todo esto:

En la foto el muñón es claro, todo es hermoso. Pero tras un examen más detenido de fotografías de dispositivos reales, surgen preguntas:

No, disculpe, nada de falsificaciones ni “maquetas de entrenamiento”: aquí hay un vehículo real después del descenso, carbonizado, con los astrónomos Armstrong y Scott en su interior, después del amerizaje:

Y aquí está, como en el espacio:

Mierda maravillosa. Precioso, como un cubo galvanizado nuevo. Así está dispuesta su carcasa:

Fijación de piel de Géminis

¿Quieren decir que estas pequeñas latas con tornillos y arandelas podrían resistir el flujo de aire al menos a la primera velocidad cósmica?

Digamos, ¿a 7000 m/seg? La velocidad de los aviones modernos, en todo caso, es de unos 200 m/s. Bueno, está bien, al aterrizar la nave cayó primero al fondo, el fondo allí es más masivo, pero cuando despega y entra en órbita, vuela hacia adelante y. sin carenados protectores, como si la salida fuera claramente visible:

Verá, los soportes de hojalata sin carenado. Además, sus escotillas tienen ojos de buey de cristal que miran al frente. Sí, sí, avance hasta un flujo de aire de 7000 m/seg. Ya es divertido para los ingenieros, sí. El avión de reconocimiento estratégico SR-71 vuela a una velocidad de 900 m/s, y el problema más grave lo tiene con los bloques frontales de cristal de la cabina, para que no se desmoronen y exploten por el sobrecalentamiento, se forma un monstruoso sándwich de cristal. a través del cual se bombea combustible para aviones para alimentar los motores. Y esto es 900 m/seg. Es difícil imaginar algo que pueda soportar 7000 m/s de flujo entrante.

Aquí puede ver este ojo de buey, en la trampilla, junto a la cual hay un rábano picante con vasos:

Géminis después del amerizaje, en la cubierta del barco:

Por cierto, es muy típico que las fotografías de la NASA fueran cuidadosamente seleccionadas para que la ventana no fuera visible, y los barcos Gemini en los museos no tuvieran escotillas. Pero aquí, en una foto borrosa supuestamente tomada desde el espacio, se ve la portilla en la escotilla abierta:

: Pindos cayó al espacio

¿Sin protección ablativa? Vaya cosa. En total, la velocidad del flujo de aire es de hasta 6-7 km/s y la temperatura es de hasta 11.000° Celsius (y durante un corto tiempo, mucho más). Mierda. La galvanización aguantará. Está cubierto con una capa súper protectora que puede soportar temperaturas de hasta 3000°C. ¿Qué estás diciendo? Aterrizajes soviéticos capa protectora¿Hasta 8 cm, y aun así se quemó en el plasma? ¿Por qué son tan malas estas primicias? Tenemos nanotecnología. Revestimiento milimétrico, pero se mantiene mejor que el de ellos: 8 cm.

Bueno, el hecho de que luego multiplicamos por cero un diseño tan maravilloso, simple y excelentemente probado y comenzamos a esculpir protecciones ablativas y escudos térmicos para Apolo es difícil de explicar, pero se nos ocurrirá algo.

¿Ni el más mínimo signo de que los tornillos se hayan bloqueado? Bueno, el hecho de que haya una vibración salvaje no es nada particularmente aterrador aquí. Bueno, la sujeción se aflojará, las arandelas y las láminas del revestimiento comenzarán a colgar y traquetear... Y si el borde se atasca, es posible que se arranque todo el revestimiento; bueno, sí, bien puede ser, ¿y qué? se fueron volando Inglés Te dicen: ¡volaron! ¡Y todo está bien! Quizás en aquellos años estaba de moda que los hipersónicos asentaran las hélices sobre pegamento de oficina.

¿Las arandelas tienen un diámetro tan grande que resulta gracioso? Apriete ligeramente la arandela con el tornillo: sus bordes se elevarán y el aire fluirá junto con los propios tornillos, que el M5 extrae aproximadamente. Y al diablo con ellos. Quizás funcione. El Lunar Chicken Coop de allí, en el estudio vecino, estaba pegado con cinta adhesiva Cosmic Scotch y no pasó nada, la gente lo agarró.

¿Empotrado para mejorar la aerodinámica? ¿Qué tipo de secreto? No lo sabemos, no lo sabemos... ¿Estúpidos? ¿Por qué somos estúpidos? Todos somos así aquí en la NASA.

¿La mitad de los tornillos aún no están atornillados? Por lo tanto, todavía no podrán sostener nada bajo tales cargas. Y luego redujimos la masa del barco. No se pueden atornillar un par de miles y la capacidad de carga ya ha aumentado. Y, en general, sus palabras son ofensivas: ¡tal vez tengamos tiempo de completarlas justo antes del vuelo! ¡Estás criticando, pero en realidad necesitas elogiar!

Me gustaría elogiar especialmente estas bisagras tipo piano para trampillas selladas:

Las escotillas se abren hacia afuera. En este aparato no es difícil calcular su área y la fuerza que actuará sobre ellos la atmósfera, y supuestamente había una atmósfera con una presión de 0,3 kg/cm. La trampilla tiene un área de aproximadamente un metro cuadrado, 10000 metros cuadrados. cm * 0,3 = 3000 kg, tres toneladas ejercerán presión sobre la trampilla desde el interior. Mierda, las bisagras del piano aguantarán, bggggh.

Por cierto, en la misma foto se ve que no hay fijación adicional de la trampilla en el lado de las bisagras y que la trampilla está sellada con un sello espeluznante y poco científico, similar al sello de la puerta de un refrigerador. Créame, parece gracioso. Los rusos hacen las escotillas de sus vehículos de descenso enchufables desde el interior: la presión las presiona contra la junta de goma y garantiza la estanqueidad. Los estadounidenses utilizan un diseño estúpido, potencialmente propenso a sufrir quemaduras y fugas. Sin embargo, después de los tornillos y las arandelas, esto es sólo una pequeña cosa.

Entonces este cubo no voló al espacio. Más precisamente, tal vez fue lanzado, pero en principio no podía regresar a la Tierra desde el espacio con astrónomos vivos en su interior.

Resulta que Hollywood en la NASA comenzó mucho antes que las misiones tripuladas Apolo.

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