Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники
Наиболее эффективными могут считаться необитаемые планетоходы с автоматическим или дистанционным управлением, либо для выполнения специальных исследовательских программ обитаемые планетоходы, которые должны снабжаться специальной герметичной кабиной, позволяющей создать нормальные климатические условия, пригодные для работы человека в течение длительного времени.
Основным преимуществом необитаемых планетоходов является отсутствие опасности для человеческого организма на начальных стадиях исследования планет. Очень важным в конструкции планетохода является выбор типа движителя, которым будет оснащаться планетоход.
Из всех типов движителей большим вниманием пользуются колесное и гусеничное исполнение движителя. Колесные планетоходы, в свою очередь, имеют небольшое преимущество перед гусеничными. Они могут использоваться в более широком диапазоне грунтов, обеспечивают возможность создания тягового усилия и в ведущем, и в тормозном режиме работы, имеют более высокий КПД за счет возможности регулировать электроприводом режимы работы и добиваться большей эффективности и, кроме всего перечисленного, имеют большую проходимость и увеличенный срок службы.
Гусеничные имеют большее преимущество при использовании в условиях слабонесущих грунтов: высокий запас силы тяги на слабонесущих грунтах и более низкое удельное давление на поверхность.
Родоначальником направления шагающих движителей является П. Л. Чебышев с его стопоходящей машиной. Для этого класса движителей характерны такие недостатки, как отсутствие управления высотой машины, отсутствие возможности выбора точки опоры. В поисках наиболее эффективного варианта многие конструкторы создавали гибридные образцы. Попытки сочетать в одном механизме принципы качения и шагания привели к созданию американской фирмой «Вагнер» опытного образца колесно-шагающего движителя типа Го-девиль. Колеса, установленные на продольных рычагах подвески, могли поворачиваться на 360°. При вращении рычагов корпус агрегата описывает траекторию движения рычага. Другой разновидностью является движитель типа Пади-вагон. Движитель представляет собой четыре трехкатковых колеса. В первом режиме колеса находятся в заторможенном режиме, и перемещение происходит за счет вращения катков. Шагающий режим реализуется заторможенностью катков, и вращающиеся колеса реализуют шагание аппарата. Громоздкость – вот основной недостаток движителя такого типа.
В зависимости от несущего элемента планетоходы делятся на рамные и планетоходы с кузовом в качестве несущего элемента. Применение рамного планетохода оправданно, если необходимо снизить металлоемкость конструкции или упростить ее. Кузовное исполнение можно использовать при создании планетохода с герметичной кабиной или крупным контейнером.
Одной из сложнейших технических проблем является обеспечение электроэнергией планетохода в течение длительной космической экспедиции. В настоящее время в космических аппаратах используются следующие источники энергии: аккумуляторные и солнечные батареи, их комбинации и радиоизотопные термоэлектрические генераторы. Неотъемлемой частью любого планетохода является система управления движением, которая предназначена для изменения положений аппарата, находящегося в условиях неупорядоченной внешней среды.
Эта система должна выполнять функции по сбору внешней информации, ее дальнейшей оценки и после выработки решения выдать команды на исполнение решения. Системы управления делятся на интерактивные (человек участвует в работе системы управления) и автономные. Первые, в свою очередь, подразделяются на дистанционные, программные и автоматизированные, которые работают при непосредственном контроле человека. Автономные делятся на программные, работающие по типовым программам, оптимальные и адаптивные.
Более целесообразно применять комплекс, включающий в себя несколько различных систем управления. Например, наличие дистанционной системы управления, которая реализует управление аппаратом по радиоканалу дальней связи, пригодится в случае неполадок автоматической системы управления.
Первым представителем исследовательских планетоходов явился «Луноход-1» (см. также «Луноход»).
Пороховой ракетный двигатель
Пороховой ракетный двигатель – ракетный двигатель, использующий в качестве топлива порох, который, сгорая, образует реактивную струю, создающую тягу. Прообразом порохового ракетного двигателя являлись боевые ракеты, применяемые в Китае и Индии во время боевых действий. В России первые успехи были заложены во времена Петра I, который лично принимал участие в работе «ракетного заведения». В марте 1881 г. в тюремной камере революционером и ученым Н. И. Кибальчичем (1853—1881) был создан первый проект аппарата, в основе которого был пороховой ракетный двигатель, при помощи которого человек мог побывать в космосе. К сожалению, 3 апреля 1881 г. Кибальчич был казнен, и проект остался незавершенным. По его мнению, человека в воздушное пространство смогла бы поднять сила, которой «являются медленно горящие взрывчатые вещества».
Аппарат, изобретенный Кибальчичем, представлял собой платформу, которая снабжалась ракетным двигателем. В камеру сгорания при помощи часового механизма с определенной периодичностью должны подаваться пороховые шашки («свечи»). Управление аппаратом осуществляется при помощи изменения положения двигателя относительно платформы. Ценнейшие идеи Кибальчича остались надолго похоронены в архивах царской полиции и были открыты для ученых лишь с наступлением революции.
Основной характеристикой пороха как топлива для ракетного двигателя является объем газообразных продуктов, выделяемых при сгорании 1 кг пороха, при определении величины газ приводится к нормальным условиям. Порох подразделяется на два класса: нитроцеллюлозный (бездымный) и смесевый (в том числе и дымный). Пороха, применяющиеся в ракетных двигателях, и называются твердыми ракетными топливами. В зарядах к ракетным двигателям и газогенераторам применяют баллиститный порох.
Основу этого типа пороха составляют нитроцеллюлоза и труднолетучий растворитель, за что он получил название двухосновного. Отличается быстротой изготовления, возможностью получения крупных зарядов и высокой физической стойкостью. Главным недостатком является большая взрывоопасность в производстве, так как в состав входит мощное взрывчатое вещество – нитроглицерин. Смесевые пороха перед баллиститными порохами обладают несколькими преимуществами, среди которых более высокая удельная тяга и большой диапазон регулирования скорости горения с помощью различных присадок и т. д.
Пунктуправления
Пункт управления – наземный пункт, который представляет собой совокупность средств и служб, посредством совместной работы которых осуществляется удаленное управление полетом космических аппаратов различного рода: ракет-носителей, спутников, автоматических межпланетных станций и прочих космических объектов. Пункт управления включает в свой состав командно-измерительные пункты, которые могут располагаться на суше, в воздухе и на воде (самолетные измерительные пункты и плавучие корабельные соответственно). Количество пунктов и их местоположение, в первую очередь, определяется задачами обеспечения полного и непрерывного управления космическим аппаратом, требованием о необходимости наличия дублирующего пункта управления на случай непредвиденных обстоятельств либо чрезвычайной ситуации в районе головного пункта управления. Размещение пунктов управления, как стационарных, так и подвижных комплексов, осуществляющих дубляж командного пункта, определяется программой полета и орбитой космического аппарата. В качестве основных используются следующие устройства: для определения параметров орбиты – аппаратура измерений траектории объекта; для контроля состояния аппарата – телеметрическая аппаратура; для подачи команд, контроля их исполнения – команднопрограммная аппаратура. Обязательно в состав пункта управления включаются вычислительные комплексы, системы автоматической обработки данных различного рода, аппаратура, осуществляющая прием и передачу информации, устройства и средства наземной и космической связи, средства отображения хода полета и контроля, системы моделирования процессов управления и пр.
Радиоизотопный ракетный двигатель
Радиоизотопный ракетный двигатель – ракетный двигатель, в котором нагрев рабочего тела происходит за счет выделения энергии при распаде радионуклида, либо продукты реакции распада сами создают реактивную струю. С точки зрения эффективности экспериментальный радиоизотопный ракетный двигатель дает небольшие значения силы тяги.
Радионавигационный маяк
