Kelet-Magyarország, 1963. augusztus (23. évfolyam, 178-203. szám)
1963-08-25 / 197. szám
TUDOMÁNY—TECHNIKA Amíg az ember a Holdra jut Hogyan működik rakéta? Napjainkban az űrkutatás esaményei pergő gyorsasággal követik egymást. Valamennyi részletkérdés egyetlen pontba fut össze: a rakétatechnika fejlesztése teremti meg az űrkutatás valamennyi fázisának, Így a holdutazásnak is alapját. Ami a rakéták hajtóművét illeti, két fontos alaptípust különböztetünk meg: az egyik a folyadék hajtómű, a másik a a szilárd hajtóanyaggal dolgozó hajtómű. Az első csoport hajtóanyagául leggyakrabban alkoholt és folyékony oxigént, vagy pedig oxigént és hidrogént használnak. A két anyag Ttö- zül az egyik a tulajdonképpeni hajtóanyag, a másik pedig az égési folyamatot elősegítő közeg. A folyadékhajtómüvei ellátott rakéták természetesen felépítés szempontjából igen sokfélék lehetnek, de valamennyi tartalmazza a következő alapvető fontosságú szerkezeti részeket: égéskamra fúvókéval, turbószivattyú, üzemanyagtartály a hajtóanyag és az égést tápláló közeg számára, adagoló csővezeték és szelep, gyújtóberendezés és üzemanyagtöltő készülék. A hajtómű legfontosabb részé az égéstér — Itt találjuk meg a befecskendezést végző szerkezetet is. Az égéskartirá-. ba két oldalról különálló vezetéken táplálják a hajtóanyagot és az égést tápláló közeget. Ezek a befecskendezésen keresztül jutnak az égés- kamrába. Elporlasztésuk rtiár az égéskamrában megy végbe A porlasztás Után ■ létrejött keveréket meggyújtják. Az égés következtében gázok képződnek, melyek áthaladnak a fúvókán. A fúvóka lényegében két kúpus csőből van összeállítva. Nem véletlen, hogy a fúvókat Ilyen formában alakítják ki — a fúvókénak ez a felépítési módja teszi lehetővé a kiáramló gázok felgyorsulásét. Ilyen formában a gázok sebessége elérheti ogy másodperc alatt a 2—2300 métert is, ami a hangsebesség hét-nyolcszorosa. A gázok kilépésekor a fúvókából tolóerő keletkezik - és ez biztosítja a rakéták előrehaladását. Ahhoz, hogy az égéskamra elviselhesse a magas égési hőfokot és a keletkező gázok nagy nyomását, igen ellenállónak kell lennie. Ezért készítéséhez különleges fémötvözetet és különleges módszereket (pl. robbantásos alakítás) használnak. Az éléskamrát és a fúvókát köpeny borítja. A köpeny és aZ égéskamra fala között nagy sebességgel áramlik a hűtést biztosító üzemanyag, vagy az égést tápláló közeg. Ez utóbbi gyakran folyékony állapotban lévő oxigén (az oxigén, ha 183 fokra hűtik, akkor folyékonnyá válik.) Az üzemanyag és az égést elősegítő ahyag betáplálása gyakran sűrített levegővel történik. A tárolótartályok turbószi- vattyüs adagolóberendezéssel Vannak .összekapcsolva, vagy pedig közvetlenül az égéskamrával. Áramlásuk útjába különleges szelepet helyeznek, ja a folyadékhajtóműves rakétákat nem tartja előnyösnek, mert azok felszerelése bonyolult és bizonyos esetekben az éghajlat és az időjárás különleges hatásai is befolyásolhatják az üzembiztos működést. Az elmúlt esztendőkben jelentősen meggyorsult a nagy hatósugarú, szilárd hajtóanyagú rakéták fejlesztése. AZ ilyen rakéták három fő részből állnak: 1. fejrész a robbanótöltettel 2. szilárd hajtóanyagú hajtómű amely nemcsak áthaladásukat 3. vezérlő és irányítóberen- szabályozza, hanem meg is dezés. gátolja a továbbáramlást, ha A hajtómű hajtóanyag tölte- a rakéta már elérte a kívánt tének meggyújtása villamos — számított —■ sebességet. úton történik. A hajtóanyag A szakemberek egy csoport- elégésekor keletkező gázok nyomása megközelíti a légköri levegő nyomásának százszorosát is. Hajtóanyagként általában nitrocellulózokat. vagy pedig robbanó hatású keveréket használnak. A t keverék magában foglalja az égést tápláló, oxidáló hatású anyagokat is. Igén gyakran alkalmazzák gyanták, nitrocellulózok és más szetves vegyületek meghatározott arányú keverékét is. Töltéshél a hajtóanyagksve- rék folyékony, pépszerű állapotban kerül a rakétába és csak később, a lehűlés sörán szilárdul meg. Biztosítani kell az égés sebességét, egyenletességét is. Ez nagyon fontos, mert ha az égés nem egyenletes, akkor a tolóerő Is ingadozhat, ez pedig azt eredményezi, hogy a rakéta eltelhet az előre meghatározott pályagörbétől. -Ugyancsak fontos feladat az égéskamra falának megfelelő hőszigetelése is. Amikor a rákéta eléri a kívánt sebességet, ki kell kapcsolni a hajtóművet. Ez a következő módokon történhet: 1. hirtelen lecsökkentlk' a gázok nyomásét, mégpedjg úgy, hogy megnyitnak egy különleges szelepet 2. ellenfúvókákat kapcsolnak be: ezekben a gáz ellenkező irányban áramlik, mint a föfúvókában és így az el- lertíűvókáttál fellépő tólóerő kiegyenlíti a főfúvókánál fellépő tolóeröt. Az űrhajós Pontos és megbízható automatizmusok szolgálják az útján az űrrepülőt. Kiegészítő feladatokat végeznek, amelyek biztosítják az ember normális élettevékenységeinek a feltételeit. Mindenek előtt a tudományos kutatási , célok tesznek szükségessé egyes automatikus berendezéseket. Ezek önműködően „észlelik” és jegyzik, sőt a földi központoknak továbbítják az adatokat a Föld körüli sugárzási övékről, a kozmikus sugárzásról, a Napról, s mind a Föld, mind a Hold mágneses mezőjéről, a meteorárarttökról, s mindez eddigi ismereteinket szinte felbecsülhetetlen értékű anyaggal gazdagítja, f A programozott vezérlésű automatarendszer egyik legfontosabb tagja a giroszkóp. Ez biztosítja azt, hogy az űrhajó tengelye a térben ne térjen ki a megszabott irányból: ez közli a vertikális helyzetet a rakéta „elektronikus agyával”, Illetve jelzi a rakéta tengelyének esetleges eltérését attól. Méri még a rakéta keringési sebességét is a gravitációs központ körül. A * giroszkóp jelzése, hogy a rakéta eltért a pályáról, az „elektronikus agyban” módosítja a beprogramozott feladatot. Az űrhajó utasának nem kell törődnie az útelemekkel és a váratlanul fellépő külső körülmények okozta eltérések korrigálásával. Ezt is automatizmus végzi helyette. A röppályára kiért űrhajónak „stabilan” kell repülnie, vagyis nem bukdácsolhat. A hajóban lévő képernyőn tehát mindig a Földnek kell látszania, vagy a más, de . programba vett pontnak. A visszaérkezéshez a Földre a fékeknek kell működésbe lépni. A fékezés Impulzusénak Legyőzni a sú A világegyetem alá van vetve az általános tömegvonzás törvényének, vagyis á Földön bennünket körülvevő tárgyak, és éppúgy a világűrben lévő testek, meghatározott erővel vonzzák egymást. A Föd felszínén lévő testek nyomást gyakorolnak arra, s a Föld ugyanakkora erővel gyakorol hatást a rajta lévő testre. Ez az erő a test súlya (ha az általános tömegvonzás törvényének a szempontjából tekintjük a meghatározást, e2 az erő a Föld súlyát is jelenti). — A Föld és a rajta lévő test közötti kölcsönhatás ereje azonban nem állandó. A felszíntől távolodva a vonzás ereje csökken: A Föld sugarának a hosszával emelkedve a Föld felszíne fölé, a testek és a Föld kölcsönös vonzásának az ereje negyedére, 2 sugárnyira távolodva kilencedére csökken, 7—10 sugárnyira távolodva r Földtől gyakorlatilag a test teljes súlytalansága következik be. Ekkora távolságban a vonzás elveszti jelentőségét, a test eléri a súlytalansági — a rtátikái súlytalanság állapotát. Ezzel a súlytalansági állapottal, természetesen, csak akkor találkozhatunk, ha az űrhajó már egy másik bolygóra, vagy a Holdra repül, vagyis nagy távolságra jutott a Földtől. Ott már csak a rakéta tömegének és a fülkében lévő tárgyaknak a vonzási ereje hat a testre, az pedig elenyészően kicsi: 10 tonna súlyú rakétában az űrhajósra ható vonzás — ha súlya a védőöltözetben 100 kg — mindössze 6,5 milligramm. Nemcsak a Földtől Való távolsággal közeledhetünk azonban a súlytalanság állapotához. Van dinamikai súlytalanság is, amit még a „látszólagos” súlytalanságnak is nevezhetünk.. Vonzási erő hat az emberre és ezzel egyenlő nagyságú, de ellenkező irányú az érintkezésnél nyomásként érzett vísz- szaható erő. Ez az — ember talpán érzett — vlsszahai ás alak- változást idéz elő az egész csont- és izomrendszerben, a belső szervekben: az ember érzi a maga dinamikai súlyát. Ha azonban élvesszük lába alól a „támadáspontot”, a visszahatás a talpon nem érződik többé és az ember a dinamikai súlytalanságba kerül. Ezt az állapotot érzi a repülő, amikor görbe vonalú repülést végez (függőleges parabolikus pé- lyáh). Szupertonikus sebességnél a centrifugális erők kezdenék érvényesülni a Föld vonzásával szemben, jelentkezni kezd a súlycsökkenés, majd kb. 8 km sec sebességnél a teljes súlytalanság állapota (ez az un. „első kozmikus sebesség”). Miben rejlik a dinamikai súlytalanság „látszólagossá- ga”? Abban, hogy az embernek nincs szerve sem a sebesség, sem a gravitációs erő érzékeléséhez. Érzi viszont az ezekben beálló változást. A tengerszint fölött kis magasságban tehát éppúgy érezheti a súlytalanság állapotát, mint több száz kilométerre a Földtől. Bizonyos azonban az, högy az űrhajósra veszélyessé válhat a súlytalanság állapota, s többek között azért volt olyan jelentős az 5. és 6. szovjet űrrepülés, mert ezen a téren nyújtott újabb igen értékes tapasztalatokat, a következő űrhajósok számára. pontosan a repülési irány ellenében kell hatnia, s ha a legkisebb hiba lép fel, ha a fékezés iránya kis szögben is eltér ettől az iránytól, a test önkényesen térhet rá egy általunk előre nem látott és nem ellenőrzött, kényszerű pályára. Az űrhajóst azonban nem tekinthetjük egyszerűen „utasnak”. Bármikor kikapcsolhatja az önműködő vezérlést és maga kormányozhat tovább. Ebben az „automatikus” földgömb van segítségére: ezen ellenőrzi az űrhajó mindenkori helyzetét a földfelszínhez és a Földre érés pontjához viszonyítva. A levegő oxigéntartalmának a szabályozása, a légkondicionálás, a légszennyeződés káros hatásának a megelőzése ugyancsak az automatikusan működő készülék dóiga. Ugyanígy a szabályos légnyomást is az tartja fenn. Az oxigénkészlet cseppfolyós állapotban van az űrhajó tartályában, a kipárolgás, lélegzés útján keletkező szénsavat speciális vegyi anyagok abszorbeálják, kiválasztva a légtér oxigéntartalmát, vagyis a levegőt így regenerálja — felújítja — az erre szolgáló berendezés. A fülkében a hőmérséklet a. készülékek és az emberi te3t hője, a Napnak és a Földnek a fülkét kívülről érő sugárzása a megengedettnél magasabbra emelheti, ezt is automatikus hőszabályzó ellenőrzi azonban, s amint túlmelegedési „észlel”, csökkenteni kezdi a belső hőfokot. A hűtéshez „bekalkulálták” a készülék számára a Nap sugárzásának hiányát is, amikor az űrhajó a Föld árnyékában röpül, továbbá azt a lehűlést is, amely a testekben az infravörös su garak kibocsátása közben végbemegy. Végül említjük meg a rá- díóösszeköttetés egy igen érdekes mozzanatát: az űrhajós bármely pillanatban magnetofonszalagra mondhat észleléseket, ezeket azonban a magnetofon összegyűjtve csak ott adja le a Földnek, ahol a vevőállomások fölé kerül, tehát a legkedvezőbb a vétel. Természetes, hogy ezt is automatikus. berendezés végzi el „magától”. Új feladatok, érdekességek a nagy sebességek birodalmában Az űrhajók hadrhozdulatait, manővereit automaták vezérlik, irányítják. Kézi vezérlést — bár erre minden űrhajóst megtanítanak — csak veszély esetén alkalmaznak, ha a2 automaták meghibásodnak. Vajon miért szükséges az űrhajók teljes automatizálását A földi közlekedésbe.' használt jármüvek vezetői saját testhelyzetüket főként látó- és tapintó szerveikkel, valamint egyensúly érzékükkel állapítják meg. Föld körüli keringés esetén — a súlytalanság állapotában — a központi idegrendszer ezektől a szervektől nem kaphat helyes tájékoztatást (például az ülés nem „nyom”). Az űrhajós nem képes többé arra, hogy a kabinhoz viszonyított testhelyzetét felmérje. További bajt okoz, hogy a „fehl” és „lent” — mint földfelszíni togalihak — gyakorlatilag értelmüket vesztik. A pálya mentán iassan forgó űrhajóban hói maga alatt, hol a feje felett látja a Földet. A feht és lent iránya szüntelenül cserélődik. Ha a Föld körüli keringés megkezdése pillanatában a Föld az űrhajós alatt látszott, néhány másodperc múlva már oldalt, Vagy éppen a feje telett látszik a Föld, s az az érzése, mintha az űrhajó elhagyta volna pályáját. Szubjektív érzéseket tolmácsod bizonytalan érzékszervek helyeit sohasem tévedő automaták szükségesek, különösen a döntő pillanatokban (például a Földre való visszatéréskor). Mintha mozdulatlan volna az űrhajó A világűrben nincsenek Iák és kilométerkövek, így nincs mihez viszonyítani a sebességet, a Föld igen messze Van, nem, is beszélve a távoli csillagokról. Az űrhajós egyszerűen nem érzi jármüvének rendkívüli sebességét. Még az űrhajó alatt sem suhannak el a földi tájak. A rakéta hajtóműveinek kiégése után a kabinban uralkodó halotti csend, a fent és lent fogalmának megszűnése, a súlytalan állapot, a távolban Csiga lassúsággal forgó Föld a teljes nyugalom benyomását keltik. Éppen ezért az űrhajós számára ügy tűnik, hogy hajója teljesen mozdulatlanul lebeg a végtelen térben. Az űrhajóst más különleges jelenségek is zavarják. Örök éjszakában repül, s csak akkor veszi észre, hogy a Föld nappali félgömbje fölé került, ha véletlenül a látóhatár felé pillantva a Napot felkelni látja. Hiába pillant ki álkamas helyzetben az "ablakon, űrhajójának nincs árnyéka! A jelenség magyarázata igen egyszerű: gyakorlatilag Üres térben repül, ahol levegő, por, vtzpára stb. híján a napfény nem szóródik — nincs világosság. Ha nincs világosság, akkor árnyék sem keletkezik, a fény hiánya nem érzékelhető. Tíz kilométeren belül nem látszik a tárgy A rendkívüli sebesség egyik érdekes következményé, hogy az űrhajós — néhány kilométer távolságon belül — a hirtelen feltűnő tárgyakat (például egy pontosan szembejövő másik űrhajót, vagy repülő kődarabot, meteort) észre sem veszi. A jelenség azzal magyarázható, hogy a szembe haladó testtől elválasztó távolságot az űrhajó gyorsabban repüli végig, mint ezt az űrhajós idegrendszere egyáltalában rögzíteni tudná. Lássunk egy példát. Tegyük íél, hogy egy űrhajó a Naphoz képest másodpercenként 40 kilométeres sebességgel halad, s ugyanilyen sebességű meteorral találkozik. A két test tehát másodpercenként 80 kilométeres relatív sebességgel közeledik egymáshoz. Ha több száz kilométer távolságból észreveszi a Naptól megvilágított kődarabot, talán ki tud térni előle. Ha a meteor tíz kilométernél már közelebb van, észre sem tudja venni, mert az utolsó tizedmás-d- percben, mielőtt idegrendszere újabb képet közvetítene számára, megtörténik a katasztrófa, az összeütközés. Ilyen katasztrófa talán sohasem fog bekövetkezni, a példa .sak elméleti jéllegű. de jól réta- pínt a lényegre: kozmikus sebességek esetén az emberi szervezet reakcióképessége Végtelenül lassúnak tűnik. A világűr különleges körülményei között hiányosan, vagy megbízhatatlanul és lassan működő érzékszerveinkét automaták helyettesítik. Ember és automata együttesén képes csak a Világűr meghódítására. Kik lesznek az első holdrepüiők? A szovjet űrhajózás eseményeiről nem szoktak előre propaganda cikkek megjelenni. Az amerikaiak azonban a közelmúltban 1967-ig szóló űrhajózási terveiket nagy garral publikálták. Ennek betetőzése 1967-ben úrpilóták holdbéli utazása lehne. Egy nyugatnémet újságíró járt nemrégiben az USA űrhajózási központjában és a látogatásáról írt tudósításában arról számolt be, hogy a szovjet űrikrék sikere Után az amerikaiak még az eddiginél is fokozottabb tempóban folytatják űrrepülési kísérleteiket, mert — mint a német újságírónak mondták —, feltétlenül a szovjet űrhajósok előtt akarják elérni a Hóidat. A most közölt amerikai űrhajózási program szerint a jövendőbeli Hold-utasok egyelőre kisebb, a Földtől viszonylag csekély 2—300 km magasságban keringő űrhajóban fognak trenírozni. Úgy tervezik, hocy 1Ö33 vége felé 2—3 utast szállító' újfajta Gemini űrhajót bocsátahak fel rövidebb Udőre, majd 1964-ben ugyanilyen űrhajók már 14 napos útra indulnak. Ezalatt a Gemirti űrhajó a Föld körül fog keringeni, de utasai közben hosszabb-rövídebb időre elhagyják , az űrhajót ahova magukkal vitt parányi rakéta begyújtása révén tudnak majd visszakerülni. Magát a tervezett Holdutazást azonban nem Gemini- űrhajóvai óhajtják megtenni, hanem a most tervezés alatt levő Satürn C-vel. Az első Saturn C-vel azonban még mindig nem kísérlik meg az amerikai űrpilóták a Hold-repülést. Árra a tei*v szerint csak 1967-ben kerül sor az időközben tökéletesített űrhajó egy újuöb típusával a Satum C—5-tel. Pérsze az is meglehet, hogy az amerikaiak Hold-utazási terve nem fog egészen programszerűen lefolyni és nyilván ezért — mint a közelmúltban hírt adtak róla — az USA kezdeményezésére Rómában tárgyalás indult meg a Szovjetunióval közös űrkutatási program megvalósításara. *1.
