Astronautyka

Astronautyka (kosmonautyka) – zespół dziedzin nauk ścisłych, technicznych, biologicznych, medycznych oraz humanistycznych, które zajmują się lotami (gr. nautikeżegluga) poza atmosferę Ziemi oraz poznawaniem przestrzeni kosmicznej jak również znajdujących się w niej obiektów.

Astronautyka obejmuje poznawanie oraz analizowanie warunków i zjawisk towarzyszących lotom statków kosmicznych. Odkrywa możliwości techniczne ich realizacji oraz bada oddziaływanie warunków lotu na psychofizyczny stan astronautów i możliwość ich adaptacji do tych warunków.

W rozwiązywaniu zagadnień z zakresu astronautyki korzysta się z osiągnięć wielu gałęzi nauki (aerodynamiki, magnetohydrodynamiki, aeronomii, astrofizyki, planetologii, techniki rakietowej i innych).

Idea podróży kosmicznych nurtowała ludzkie umysły od stuleci, ale pozostawała marzeniem aż do czasu zbudowania potężnych rakiet zdolnych unieść użyteczny ładunek daleko w przestrzeń. Takie właśnie rakiety powstawały w połowie XX w. w Stanach Zjednoczonych i Związku Radzieckim. Pierwszym człowiekiem w kosmosie był radziecki kosmonauta Jurij Gagarin. Został wystrzelony w kosmos 12 kwietnia 1961 r. Jego historyczny lot (jedno okrążenie Ziemi) trwał 108 minut.

Wyprawy na Księżyc

Lądownik Apollo 11 - 1969

Pierwsze loty w przestrzeń kosmiczną i na Srebrny Glob były przedmiotem wyścigu kosmicznego USA i ZSRR.

Od 1959 roku wysłano w stronę Księżyca kilkadziesiąt sond automatycznych. Pierwsze miały robić jego zdjęcia - czy to przelatując obok niego, czy też przed rozbiciem się o jego powierzchnię. W październiku 1959 roku radziecka sonda Łuna 3 przekazała na Ziemię pierwsze obrazy niewidocznej strony Księżyca. Potem lądujące na jego powierzchni sondy dostarczyły dokładniejszych informacji o tym globie. Później miesiącami badały go i fotografowały satelity.

W latach 1969 - 1972 podjęto, w ramach programu Apollo, siedem wypraw, w tym sześć (oprócz Apollo 13) udanych. W ich wyniku wylądowało na Księżycu dwunastu ludzi. Pierwsi stanęli na jego powierzchni 21 lipca 1969 roku Neil Armstrong i Edwin Aldrin, którzy dotarli tam statkiem Apollo z lądownikiem Eagle (Orzeł) podczas misji Apollo 11. Astronauci, którzy byli na Księżycu, zrobili tysiące jego zdjęć, rozmieścili tam przyrządy naukowe, dokonali wielu pomiarów i przywieźli na Ziemię około 400 kg próbek skał księżycowych.

Misje międzyplanetarne

Łazik Sojourner bada skład skał na Marsie - 1997
Sonda Cassini przelatuje przez szczelinę między pierścieniami Saturna - wizja artysty - 2004
Sonda Stardust przelatuje obok komety Wild 2 - wizja artystyczna - 2004

W ciągu niespełna trzydziestu lat sondy kosmiczne przeleciały obok wszystkich planet Układu Słonecznego. Wprowadzono statki kosmiczne na orbity wokół Merkurego, Wenus, Marsa, Jowisza i Saturna. Na powierzchni Wenus i Marsa wylądowały sondy, a na Jowisza opadł specjalnie do tego przygotowany próbnik. Od 1976 roku dwie amerykańskie sondy z serii Viking przez wiele lat badały i fotografowały Marsa. Analizy chemiczne gruntu nie wykryły żadnego śladu życia. Dzięki wystrzelonym w 1977 roku dwóm amerykańskim sondom z serii Voyager poznano wiele informacji o planetach gazowych Układu Słonecznego oraz o ich pierścieniach i księżycach. Wprowadzone na orbitę okołowenusjańską sondy sporządziły za pomocą radarów szczegółowe mapy powierzchni tej planety. W 1997 roku na powierzchni Marsa umieszczono łazik Sojourner, pierwszy udany pojazd na tej planecie. W 2021 roku na powierzchni Marsa umieszczono dron Ingenuity, pierwszą maszynę zdolną unieść się, wykonać lot i wylądować.

Cztery sondy kosmiczne wylądowały na ciałach nie będących planetami. Były to Huygens, który w 2005 roku wylądował na księżycu Saturna Tytanie, NEAR Shoemaker, który w 2001 roku z powodzeniem lądował na planetoidzie Eros, oraz japoński próbnik Hayabusa, który w 2005 roku wylądował na planetoidzie Itokawa w celu pobrania próbek z jej powierzchni, z którymi następnie powrócił na Ziemię. W roku 2014 lądownik sondy Rosetty Philae wylądował na komecie 67P/Czuriumow-Gierasimienko.

W 1985 roku sonda ICE jako pierwsza dokonała bliskiego przelotu obok komety. W 2005 roku impaktor z sondy Deep Impact celowo uderzył w jądro komety Tempel 1, umożliwiając rejestrację przebiegu zderzenia przez główną część sondy. W 2006 roku sonda Stardust dostarczyła na Ziemię próbki pyłu pobrane z komy komety Wild 2.

Pierwsze zbliżenie
PlanetaRok zbliżeniaSondaPaństwo
Wenus1962Mariner 2USA
Mars1965Mariner 4USA
Jowisz1973Pioneer 10USA
Merkury1974Mariner 10USA
Saturn1979Pioneer 11USA
Uran1986Voyager 2USA
Neptun1989Voyager 2USA
(134340) Pluton2015New HorizonsUSA
Pierwsze wejście na orbitę
PlanetaRok zbliżeniaSondaPaństwo
Mars1971Mariner 9USA
Wenus1975Wenera 9 i 10ZSRR
Jowisz1995GalileoUSA
Saturn2004Cassini-HuygensUSA i ESA
Merkury2011MESSENGERUSA
Westa2011DawnUSA
Ceres2015DawnUSA
Pierwsze lądowanie
PlanetaRok zbliżeniaSondaPaństwo
Wenus1967Wenera 4ZSRR
Mars1971Mars 3ZSRR
Saturn → Tytan2005HuygensUSA i ESA

Największe agencje kosmiczne

  • NASA: (National Aeronautics and Space Administration)
  • ESA: (European Space Agency)
  • Roskosmos: (Russian Federal Space Agency)
  • JAXA: (Japan Aerospace Exploration Agency)

Wpływ na technologię

Podczas przygotowania lotów kosmicznych powstały tysiące wynalazków[1]. Około 1400 spośród nich ma zastosowanie wykraczające poza astronautykę. Są to m.in.[2]:

  • dializator krwi,
  • tomograf komputerowy,
  • lepsze obuwie sportowe, sprężyste wkładki do butów. Miał takie Neil Armstrong na Księżycu. Miękko absorbowały energię, z jaką dotykał gruntu, a potem sprężyście ją oddawały, pomagając w wybiciu się stopy. Trafiły do butów sportowych.
  • wyroby przystosowane do długotrwałego przechowywania żywności. Posiłki liofilizowane wymyślone dla astronautów. Potrawę szybko się zamraża, a potem powoli suszy. Dzięki temu zachowuje 98 procent odżywczych składników, tylko jedną piątą masy. Wystarczy dodać wody i podgrzać. Korzystają z nich podróżnicy, alpiniści i żołnierze.
  • nowe materiały izolacyjne (m.in. kombinezony strażackie),
  • innowacyjne produkty umożliwiające oczyszczanie wody (m.in. dializator). Znane przed lotami w kosmos, ale te wynaleziono dla stacji orbitalnej Skylab – z aktywnym węglem z domieszką bakteriobójczego srebra. Okazały się idealne w domowych i turystycznych zastosowaniach.
  • narzędzia zasilane akumulatorami (np. wiertarki i wkrętarki bezprzewodowe, odkurzacze),
  • czujniki trujących gazów (w tym dymu). Skonstruowane dla stacji kosmicznej Skylab – pierwsze czujniki z regulacją progu alarmu, dzięki czemu nie włączają się bez potrzeby.
  • „oddychające materiały”, np. Gore-Tex,
  • narzędzia do cyfrowej obróbki fotografii,
  • opony zimowe. Do ich produkcji wykorzystano materiał mocniejszy niż stal i odporny na niskie temperatury. Z tego materiału NASA wykonywała spadochrony do marsjańskich lądowników.
  • materiały kompozytowe w wytrzymalszych klockach hamulcowych,
  • łączność satelitarna,
  • GPS,
  • zdjęcia cyfrowe,
  • lepiej przyczepne rzepy,
  • zupki błyskawiczne,
  • ostrza z twardszą warstwą węglową,
  • metalizowana folia,
  • łożyska bezsmarowe,
  • lidar (LADAR)[3].
  • wykrywacz piorunów, dla golfistów, żeglarzy, pilotów – rejestruje odległe błyski i ostrzega przed zbliżającą się burzą z błyskawicami.

Linki zewnętrzne

Przypisy

  1. Focus Extra 04/11, str. 30
  2. Niezbędnik inteligenta, 8/2011, str. 108
  3. Focus Extra 04/11, str. 58

Media użyte na tej stronie

Pathfinder01.jpg
Sojourner rover taking an Alpha Proton X-ray Spectrometer measurement of Yogi.
Pathfinder mission - Mars exploration - NASA
Stardust - Concepcao artistica.jpg
Artist's rendering of the Stardust spacecraft.
Apollo 11 Lunar Lander - 5927 NASA.jpg
Buzz Adrin zabiera z wnęki SEQ członu zniżania Modułu Księżycowego sejsmometr pasywny do badań na powierzchni Księżyca w ramach programu ALSEP
Cassini Saturn Orbit Insertion.jpg
Original Caption Released with Image: This is an artists concept of Cassini during the Saturn Orbit Insertion (SOI) maneuver, just after the main engine has begun firing. The spacecraft is moving out of the plane of the page and to the right (firing to reduce its spacecraft velocity with respect to Saturn) and has just crossed the ring plane. The SOI maneuver, which is approximately 90 minutes long, will allow Cassini to be captured by Saturn's gravity into a five-month orbit. Cassini's close proximity to the planet after the maneuver offers a unique opportunity to observe Saturn and its rings at extremely high resolution.