Ruimtevaart

Ruimtevaart is ballistiese vlugte na of deur die buitenste ruim. Dit kan geskied in ruimtetuie met of sonder mense aan boord. Voorbeelde van bemande ruimtevaart sluit in die Amerikaanse Apollo-maanlanding en die Russiese Sojoes-program, sowel as die Internasionale Ruimtestasie. Voorbeelde van onbemande ruimtevaart sluit in waarnemingstuie wat hul wentelbaan om die Aarde verlaat, sowel as satelliete in ’n wentelbaan om die Aarde soos kummunikasiesatelliete. Laasgenoemde is óf afhanklik van telerobotiese beheer óf heeltemal outonoom.

Ruimtevlugte word gebruik in ruimteverkenning asook in kommersiële bedrywighede soos ruimtetoerisme en satelliettelekommunikasie.

’n Ruimtevlug begin gewoonlik met die lansering van ’n tuig, wat dit die aanvanklike stukrag gee om swaartekrag te oorkom en die tuig van die Aarde se oppervlak af te dryf. In die ruimte val die beweging van die tuig in die veld van astrodinamika. Sommige tuie bly vir altyd in die ruimte, ander disintegreer terwyl hulle die Aarde se atmosfeer weer binnedring en ’n paar land op die Maan of ’n planeet.

Geskiedenis 

Die eerste teoretiese voorstel vir ruimtereise met die gebruik van vuurpyle is in 1861 deur die Skotse sterrekundige en wiskundige William Leitch gepubliseer, in die essay "A Journey Through Space". Meer bekend, maar eintlik net in Rusland, was Konstantin Tsiolkofski se werk van 1903, "Исследование мировых пространств реактивными приборами" (Die Verkenning van die Kosmiese Ruimte deur Middel van Reaksietoestelle).

Ruimtevaart het in die ingenieurswese ’n moontlikheid geword met die publikasie in 1919 van Robert Goddard se geskrif A Method of Reaching Extreme Altitudes. Sy gebruik van die Lavalstraalpyp vir vloeibarebrandstofvuurpyle het interplanetêre reise ’n moontlikheid gemaak. Hy het ook in die laboratorium bewys vuurpyle sal in die vakuum van die ruimte werk. Die publiek het egter nie sy werk ernstig opgeneem nie. Sy poging om in die Eerste Wêreldoorlog ’n weermagkontrak te kry vir ’n vuurpylaangedrewe wapen, is deur die wapenstilstand van 11 November 1918 met Duitsland in die wiele gery.

Goddard se geskrif het Hermann Oberth egter beïnvloed, en hy het weer ’n groot invloed op Wernher von Braun gehad. Von Braun was die eerste persoon wat moderne vuurpyle vervaardig het as geleide wapens, wat deur Adolf Hitler gebruik is. Von Braun se V-2 was die eerste vuurpyl wat  in Junie 1944 op ’n toetsvlug die ruimte bereik het: ’n hoogte van 189 km.

Tsiolkofski se werk oor vuurpyle is nie in sy leeftyd waardeer nie, maar hy het Sergei Koroljof, die Sowjetunie se hoofvuurpylontwerper onder Josef Stalin, beïnvloed om interkontinentale ballistiese missiele te ontwikkel om kernwapens te vervoer as ’n teenvoeter vir Amerika se bomwerpers. ’n Vuurpyl wat geskoei was op Koroljof se R-7 Semjorka-missiele is gebruik om die Aarde se eerste kunsmatige satelliet, Spoetnik 1, op 4 Oktober 1957 te lanseer, asook die eerste mens wat om die Aarde gewentel het, Joeri Gagarin, op 12 April 1961 in Wostok 1.

Aan die einde van die Tweede Wêreldoorlog het Von Braun en die meeste lede van sy vuurpylspan aan Amerika oorgegee en hulle het daarna aan Amerikaanse missiele gewerk. Hierdie werk het eindelik gelei tot die lansering van die eerste Amerikaanse satelliet, Explorer 1, op 1 Februarie 1958 en die eerste Amerikaner in ’n wentelbaan, John Glenn, op 20 Februarie 1962 in die tuig Friendship 7. As direkteur van die Marshall Space Flight Center was Von Braun in beheer van die ontwikkeling van ’n groter klas vuurpyle, Saturn V, wat Amerika in staat gestel het om die eerste twee mense, Neil Armstrong en Buzz Aldrin, in Julie 1969 na die Maan en terug te stuur in Apollo 11. Oor dieselfde tydperk het die Sowjetunie probeer om die N1-vuurpyl te ontwikkel om ’n mens na die Maan te stuur, maar hulle het nie daarin geslaag nie.

Fases

Lansering 

Vuurpyle is tans die enigste manier om tuie in ’n wentelbaan of verder te stuur. Ander metodes moet nog ontwikkel word of kon nog nie voldoende snelhede bereik nie.

Die lansering van ’n vuurpyl vir ’n ruimtevlug vind gewoonlik by ’n ruimtehawe plaas, wat lanseerblaaie en  kan hê vir vertikale vuurpyllanserings asook aanloopbane vir die vertrek en aankoms van vragvliegtuie en ruimtetuie met vlerke. Ruimtehawens is gewoonlik vir veiligheidsdoeleindes ver van woongebiede geleë. Interkontinentale ballistiese missiele het verskeie spesiale lanseergeriewe.

’n Lansering is gewoonlik beperk tot ’n sekere venstertydperk: ’n tydperk waarbinne die vuurpyl lanseer moet word. Dit kan afhang van die posisie van die hemelliggame en/of wentelbane met betrekking tot die lanseerterrein. Die grootste faktor is dikwels die rotasie van die Aarde self.

’n Lanseerblad is ’n vaste struktuur wat ontwerp is om vuurpyle vandaan te lanseer. Dit bestaan gewoonlik uit ’n lanseertoring en vlamloopgraaf. Dit is omring deur toerusting om lanseervoertuie op te rig, onderhou en van brandstof te voorsien.

Bereiking van die ruimte 
Die mees algemene definisie van die ruimte is alles bo die Kármán-lyn, wat 100 km bo die Aarde se oppervlak is. Die VSA se definisie is gewoonlik alles bo 50 myl (80 km).

Vuurpyle is tans die enigste manier om die ruimte te bereik. Konvensionele vliegtuigenjins kan dit nie doen nie weens ’n gebrek aan suurstof. Vuurpylenjins spuit dryfmiddel uit om stukrag vorentoe te verskaf wat genoeg delta-v (verandering in snelheid) verskaf om ’n wentelbaan te bereik.

Bemande lanseerstelsels is gewoonlik toegerus met ontsnappingstelsels sodat ruimtevaarders kan ontsnap indien nodig.

Verlating van die wentelbaan 

Om in ’n geslote wentelbaan te gaan is nie noodsaaklik vir reise na die Maan of ander planete nie. Vroeëre Russiese ruimtetuie het baie groot hoogtes bereik sonder dat hulle eers in ’n wentelbaan was. Nasa het dit oorweeg om Apollo-sendings direk in ’n maantrajek te stuur, maar het toe eerder die strategie gebruik om die tuie eers in ’n "parkeerwentelbaan" te hou en later in ’n maantrajek te plaas. Dit het die koste verhoog weens die groter hoeveelheid dryfmiddel wat nodig was om te keer dat die tuig na die Aarde terugkeer.

Nasa se werkmetode het egter die beplanning van die Apollo-sending op verskeie belangrike maniere grootliks vereenvoudig. Dit het die venstertydperk vir lansering aansienlik verleng en die kans op ’n suksesvolle lansering verbeter. Die parkeerwentelbaan het wetenskaplikes die geleentheid gegee om die tuig verskeie ure lank behoorlik na te gaan ná die stres van die lansering voordat dit in sy lang vlug na die Maan geplaas is. Die bemanning sou ook vinnig na die Aarde kon terugkeer indien nodig, of die sending kon aangepas word.

Robotiese sendings vereis nie dié noodmaatreëls nie en ondersoektuie na die Maan en ander planete word gewoonlik direk in ’n trajek geplaas vir die maksimum werking.

Terugkeer 
Tuie in ’n wentelbaan het groot hoeveelhede kinetiese energie. Daar moet van dié energie ontslae geraak word voordat die tuig veilig kan land sonder dat dit in die atmosfeer verdamp. Spesiale metodes is dus nodig om die tuig teen aërodinamiese verhitting te beskerm.

Die teorie vir ’n veilige terugkeer na die Aarde is deur Harry Julian Allen ontwikkel. Tuie wat die atmosfeer weer binnegaan, doen dit na aanleiding van dié teorie met ’n stomp deel na voor. Stomp vorms beteken minder as 1% van die kinetiese energie word omgesit in hitte wat die tuig kan bereik. Die grootste deel van die hitte-energie beland dus in die atmosfeer.

Die Mercury-, Gemini- en Apollo-kapsules het almal in die see neergeplons. Hulle is ontwerp om teen ’n relatief lae snelheid te land met die hulp van ’n valskerm. Russiese Soejoes-kapsules het ’n groot valskerm en remvuurpyle gebruik om spoed te verminder. Die pendeltuie het soos ’n vliegtuig geland.

Soorte vlugte

Onbeman 
Onbemande ruimtevlugte is ruimtevlugte sonder mense aan boord. Hulle kan op verskillende maniere deur die mens beheer word, deur robotiese of afstandbeheer, of hulle kan ten volle outonoom wees. Dit sluit in ondersoektuie en satelliete. Die eerste onbemande satelliet was Spoetnik 1. Ruimtevlugte met diere word ook as onbeman beskou.

Daar is baie voordele verbonde aan onbemande vlugte. Baie sendings is meer geskik vir robotiese beheer vanweë die laer koste en kleiner risiko's. Sommige dele van die Sonnestelsel is heeltemal te gevaarlik vir bemande sendings, soos die gebiede naby Venus en Jupiter. Die buitenste planete soos Saturnus, Uranus en Neptunus is te ver vir die mens om te bereik.

Robotiese beheer is ook voordelig op plekke wat kwesbaar is vir moontlike besmetting deur die Aarde se mikro-organismes, want ruimtetuie kan beter gesteriliseer word as mense.

Beman 
Die eerste bemande vlug was Wostok 1, met Joeri Gagarin aan boord. Die enigste ruimtetuie wat na 2011 nog gereeld vir bemande vlugte gebruik is, is die Russiese Sojoes-tuie en die Chinese Shenzhou. Die Amerikaanse pendeltuie was van April 1981 tot Julie 2011 bedrywig.

Die Internasionale Ruimtestasie (IRS) is ’n bewoonbare ruimtestasie in ’n lae wentelbaan om die Aarde. Die eerste eenheid is in 1998 gelanseer, en die IRS is nou die grootste mensgemaakte voorwerp in ’n lae wentelbaan. Dit kan dikwels met die blote oog van die Aarde af gesien word. Die eenhede is deur die Russiese Proton- en Sojoes-vuurpyle en die Amerikaanse pendeltuie die ruimte ingestuur.

Verwysings

Eksterne skakels 
 Encyclopedia Astronautica
 Basiese inligting oor ruimtevaart
 
 
 
  Hierdie artikel is vertaal uit die Engelse Wikipedia