Espazio-anezka

Espazio-anezka espazio edo kosmoseko bi punturen arteko aldizkako garraioa helburu duen espazio-ontzia da; oro har, bi espazio-estazioen edo planeta baten eta bere orbitan dagoen espazio-egoitzaren arteko joan-etorriak egiteko. AEBek eraiki zituen lehen aldiz, 1980ko hamarkadan lanean hasi ziren, nahiz eta lehen orbitaratzea 1981eko apirilaren 12an burutu zen Columbia anezkekin. Berrerabilgarriak direnez, oro har, misio anitz bete ahal izateko deseinatzen dira; beraz, garraio-misioez gain, beste zenbait ere egiten dituzte, hala nola aldi baterako espazio-egoitza lana egin, astronauta edo gauzakien berreskuratzea, matxuraturik dauden sateliteak konpontzea...

Orain arte eraiki diren anezka guztiak planeta eta egoitza-arteko garraio lanetarako eraiki dira, eta, horretarako, ahokatze-sistema bat dute, baita hegazkin baten antzeko lur hartzeko hegalak ere.

Anezken osagaiak ziren: Orbita-Ibilgailua (ingelesezko siglak: OV), Suziri Azeleragailu Solido Berreskuragarri  (ingelesez SRB) pare bat eta Kanpo Tanga Galkorra (ET) hidrogeno likidoa eta oxigenoa biltegiratzeko. Anezkak bertikalki jaurtitzen ziren, ohiko suziri baten antzera eta OV hiru motor nagusiekin paraleloan funtzionatzen zuten bi SRBrekin, eta erregaia ET-tik ateratzen zuten. SRBak ibilgailua orbitan sartu baino lehen kanporatzen ziren. Kanpo-tanga orbita- eta txertatze-unearen aurretik kanporatzen zen, eta, orduan, Espazio Maniobra Sistemaren (ingelesez OMS) bi motorrak erabiltzen zituen. Misioaren amaieran, anezkak bere OMSa jaurtitzen zuen orbitatik ateratzeko eta, berriro, atmosferara sartzeko. Anezka Kaliforniako Edwards Air Force Baseko Rogers Dry Lake-n kokatutako lurreratzeko pista batera edo KSCko Shuttle Landing Facility-n zegoen pistara jaisten zen. Edwardsen lurreratu ondoren, Anezka Eramaile Hegazkinak KSCra eramaten zuen anezka. Hegazkin hori Boeing 747 aldatu bat zen.

Lehenengo anezka, Enterprise, hurbilketa eta lurreratzea probak egiteko eraiki zen, eta ez zuen orbita-gaitasunik. Anezka horren izena Star Trek (Trip to the Stars) zientzia-fikziozko serieko izen bereko espazio-ontzitik dator. Lau orbitatzaile operatibo eraiki ziren hasieran: Columbia, Challenger, Discovery eta Atlantis. Horietatik, Challenger eta Columbia istriputan suntsitu ziren, 1986an eta 2003an, hurrenez hurren. Guztira, 14 astronauta hil ziren. Bosgarren anezka operatiboa, Endeavour, 1991n eraiki zen Challenger ordezkatzeko. 2011ko uztailaren 21ean, Atlantis-en azken misioaren amaieran kendu zuten espazio-anezka.

SESBek ere izan zuen anezka-programa bat, baina espazioratze bakarra burutu ahal izan zuten, Buran anezkarekin, Sobietar Batasuna desagertu eta dirurik gabe geratu ziren artean.

Historia

Aurrekariak 

Suziriaren jatorria, ziurrenik, ekialdekoa da. Haren erabilerari buruzko lehen berria 1232. urtekoa da, Txinan, bertan asmatu baitzuten bolbora.

XIII. mendean, Txinako Henan probintziako hiriburua defendatzeko suzko gezi hegalariak izeneko suzirien erabileraren kontakizun batzuk daude.

Suziriak arabiarrek sartu zituzten Europan. XV. eta XVI. mendeetan arma su-eragile gisa erabili zen. Geroago, artilleriaren hobekuntzarekin, gerra-suziria desagertu egin zen XIX. mendera arte, eta Napoleonen gerretan erabili ziren berriro. William Congreve koronel ingelesaren suziriak Espainian erabili ziren Cadizko setioan (1810), lehen Karlistaldian (1833-1840) eta Marokoko gerran (1860).

Aro garaikidea 
XIX. mendearen amaieran eta XX. mendearen hasieran, suziria tripulatutako ibilgailu espazialak bultzatzeko sistema bihurtu zuten lehen zientzialariak agertu ziren. Pedro Paulet perutarra, Konstantin Tsiolkovski errusiarra, Hermann Oberth alemaniarra eta Robert Hutchings Goddard estatubatuarra nabarmentzen dira, eta, geroago, Sergei Koroliov eta Valentin Grutxensko errusiarrak eta Wernher von Braun alemaniarra.

Robert Hutchings Goddard izan zen, 1926ko martxoaren 16an, Auburnen (Massachusetts, Estatu Batuak), erregai likidoz (gasolina eta oxigenoa) propultsatutako suziri baten lehen hegaldiaren arduraduna. Goddardek egindako suziriek, txikiak izan arren, bazituzten suziri modernoen printzipio guztiak, adibidez, giroskopio bidezko orientazioa.

Alemaniarrek, Wernher von Braun buru zutela, Bigarren Mundu Gerran V-1 eta V-2 suziriak garatu zituzten (A-4 alemaniar terminologian), zeinak, gerraostean, SESB eta AEBren suziriei buruzko ikerketen oinarri izan ziren. Bi bonba naziak, gerraren amaieran Londres bonbardatzeko erabiliak, misil bezala defini daitezke. Egia esan, V-1a ez da suziria, misila baizik, propultsio hegazkin batek bezala egiten baitu hegan.

Hasieran, berariaz, erabilera militarrerako bideratutako suziriak garatu ziren, normalean misil balistiko gisa ezagutzen direnak. Estatubatuarrek eta errusiarrek martxan jarri zituzten programa espazialak astronautikarako helburu propioekin proiektatutako suzirietan oinarritu ziren, erabilera militarreko suziri haietatik eratorriak. Bereziki Sobietar Batasuneko espazio programan erabilitako suziriak R-7 (Sputnik misioak jaurtitzeko erabili zena) misil balistikotik eratorriak ziren.

Estatu Batuen aldetik nabarmentzen dira: Astrobee, Vanguard, Redstone, Atlas, Agena, Thor-Agena, Atlas-Centauro, Delta seriea, Titanak eta Saturno (horien artean Saturn V, Apollo programa ahalbidetu zuen suzirik handiena), eta, sobietarren aldetik, A, B, C, D eta G letrekik izendatutako suziriak (azken bi horiek Estatu Batuetako Saturnoren antzeko papera izan zuten), Protoi izenekoak.

Programa espazial propio baten baitan suziriak eraiki dituzten beste herrialde batzuk dira: Frantzia, Britainia Handia (bertan behera utzi zuena), Japonia, Txina, Mexiko, Argentina, Brasil eta India, baita Ariane suziri-jaurtitzailea eraiki eta ustiatu zuen Europako Espazio Agentziak (ESA) eratu zuen Europako partzuergoak ere.

Funtzionamendua 

Suziri-motorraren funtzionamenduaren printzipioa Newtonen hirugarren legean oinarritzen da, ekintza eta erreakzioaren legean, alegia: «ekintza orori erreakzio bat dagokio, intentsitate, norabide eta kontrako noranzko berarekin».

Imajina dezagun ganbera itxi bat, non gas bat dagoen errekuntzan. Gasa erretzeak presioa eragingo du norabide guztietara. Ganbera ez da inolako norabidean mugituko, ganberaren kontrako hormetako indarrak deuseztatuko baitira.

Ganberan zirrikitu bat irekiko bagenu, non gasek ihes egin dezaketen, desoreka bat egongo litzateke. Albo-kontrako paretetan egindako presioak ez du indarrik sortuko, alde bateko presioak bestekoa deuseztatuko baitu. Ganberaren goiko aldean egindako presioak bultzada eragingo du, ez baitago presiorik beheko aldean (irekidura dagoen tokian).

Horrela, suziria gorantz egingo du motorraren errekuntza-ganberan errekuntza-gasek eragindako presioaren erreakzioagatik. Horregatik, motor mota horri erreakzio-propultsiokoa deitzen zaio.

Kanpoko espazioan erregaia erretzeko oxigenorik ez dagoenez, suziriak erregai-ontzitan biltegiratuta eraman behar du erregaia (motor-erregaia) ez ezik oxidatzailea (erregarria) ere.

Sortutako bultzadaren magnitudea (suziri-motorrak sortutako indarra adierazten duen adierazpena) irekiduratik jaurtitako gasen masaren eta abiaduraren araberakoa da. Gero, botatako gasen tenperatura zenbat eta handiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da bultzada. Horrela, errekuntza-ganbera eta errekuntzak eragindako tenperatura altuen irekidura babesteko, arazoa sortzen da. Hori egiteko modu burutsu bat da motorraren paretak estaltzea motorra hozteko suziriak erabiltzen duen propulsatzaile beraren zurrusta fin batekin, isolatzaile termiko bat osatzeko.

Motak 
Erabilitako erregai motari dagokionez, bi suziri mota daude:

 Erregai likidozko suziria, non propulsatzailea eta oxidatzailea errekuntza-ganberatik kanpoko erregai-ontzitan biltegiratuta dauden eta konbustioan sartzen diren ganberan ponpatu eta nahasten diren.
 Erregai solidozko suziria, non biak, propulsatzaile eta oxidatzailea, dagoeneko nahastuta dauden egoera solidoan dagoen errekuntza-ganberan.

Fase-kopuruari dagokionez, suziria izan daiteke:

 Fase bateko suziria: Kasu horretan suziria monolitikoa da.
 Fase hanitzetako suziria: Fase ugari ditu, errekuntzan, sekuentzialki sartzen direnak, eta baztertzen joaten dira erregaia agortzen denean eta suziriaren karga-ahalmena handitzeko aukera emanez.

Berrerabilgarritasunari dagokionez, suziria izan daiteke:

 Berriro erabili ezin den jaurtiketa-ibilgailua (ELV): Behin bakarrik erabiltzeko diseinatzen dira. Oro har, beren karga erabilgarritik aldentzen dira, eta berriro sartzen dira atmosferara.
 Berriro erabil daitekeen jaurtiketa-ibilgailua (RLV): Erabili ondoren, sistema osorik berreskuratzeko aukera ematen dute; horrela, hainbat jaurtiketatan erabil daiteke elaborazio-kostuak murriztuz. Espazio-transbordadorea eta SpaceX-en Falcon 9a ibilgailu berrerabilgarrien adibide nabarmenak dira.

Ibilgailuak orbitan jartzeko gai diren karga erabilgarrien kopuruari dagokionez, honako mota hauek aurki ditzakegu, besteak beste:

 Zama astuna jaurtitzeko ibilgailua (HLLV)
 Karga oso-oso astuna jaurtitzeko ibilgailua (SHLLV)

Etorkizuna 
Suziri konbentzionalak aurrerapen batzuk egin beharko ditu datozen urteetan, baina, oraindik ere, astronautak eta satelite artifizialak espaziora bidaltzearen arduradun nagusia izango da denbora luzez.

NASAren transbordadore espaziala bezalako ibilgailu berrerabilgarrien adopzioa handitu egin behar da. Espazio-transbordadoreak suziri arrunt bat bezala aireratzen dira, baina hegazkinak bezala lurreratzen dira aerodinamika bereziari esker.

Motor iraultzaile bat, teknologia astronautikoa aurrerarazi dezakeena, Scramjet motorra da, soinuaren abiaduraren halako 15 arteko abiadura hipersonikoak lortzeko gai dena. Scramjet motorrak ez du zati mugikorrik, eta behar den konpresioa aurrez aurre sartzen zaion airetik lortzen du ibilgailuak airean duen abiadurak berak bultzatuta. NASAk, emaitza onekin, era honetako motor bat probatu zuen 2004an. Suziria, X-43A izenekoa, 12.000 metroko altuerara eraman zuen B-52 hegazkin batek, eta Pegasus suziri batek 33 000 metroko altuerara jaurti zuen. 11 000 km/h-ko abiadura errekorra lortu zuen.

Suziri-motorren teknologian aurreratzeko beste aukera bat, propultsio nuklearra erabiltzea da, non erreaktore nuklear batek gas bat berotzen duen bultzatzeko erabiltzen den zurrusta bat sortuz. Eguzki-erradiazioaren presioak bultzatutako bela itxurako suziri bat eraikitzeko ideia ere kontuan hartu da, eta horrek distantzia luzeko planeten arteko bidaiak ahalbidetuko lituzke.

Ezaugarriak 

Espazio-anezkek marruskadura eta bero handia jasan behar izaten dute espaziotik jaitsi eta eguratsean sartzen diren aldi oro. Hamar bat minutuz edo, 1.650 °C-ko tenperatura jasaten dute. Beraz, bertan desegin ez daitezen, ondo babestuta egoten dira.

Anezkek bi motako materiala izaten dute. Marruskadura gehien jasaten duten guneak, ontziaren eta hegoen muturrak, ikazkaiarekin sendotutako erretxinaz babestuak egoten dira. Material hori silizio karburozko geruza batek estaltzen du, eta gai da desegin gabe 1.650 °C jasateko.

Itxura oso bestelakoa izan arren, anezkak ez dira batere asmakari berria. NASAk 1980an egin zituen behin eta berriz erabil zitezkeen ontziak, eta, orduan, iraultza handia izan baziren ere, asmoa harago joatea zen.

Gainontzeko zatiek hori baino tenperatura txikiagoak jasaten dituzte eta silizio-zuntzez egindako plakekin estaltzen dira. Plakak material zeramikoen gisan sintetizatzen dira eta beroa barreiatzeko gaitasun ikaragarria dute; pentsa, labetik gori-gori atera eta segundo batera eskuetan har daitezke. Baina, aldi berean, oso porotsuak dira eta ez dute pisu handirik izaten. Beraz, espazioan erabiltzeko oso egokiak dira.

Azkeneko urteetan boroa gehituta material hobeak sintetizatu dira, eta anezken gune jakin batzuetan siliziozko plaken ordez horiek erabili dira, baina, oro har, oraindik siliziozko plakak erabiltzen dira ontzien gorputza babesteko.

Plakak sendoenetakoak dira, ikazkaiarekin sendotutako erretxinazkoak, alegia.

Alde on eta txarrak

Onurak 

Espazio ontzi hauek gestio egokiarekin berrerabilgarriak dira eta hori da euren dohain nagusia. Misio anitzetan erabili ahal izateko ahalmenak paregabeko egiten ditu bereziki kapsula espazial mugatuekin alderatzen baditugu.

Alde txarrak 
Mantentze zail eta garestia izan ohi dute aparatu hauek bereziki atmosferan sartu eta irtete maniobrak direla eta hauek mekanikoki eta termikoki lazgarriak baitira oso. Mantentze egokirik gabe eta osagaien biziraupena gehiegi luzatu nahi izan ezkero Challenger eta Columbia estatubatuar anezken kasuan bezala, istripu larriak gerta litezke.

Historian izan diren espazio anezkak 

Ondoren historian eraiki diren espazio-anezken zerrenda kronologikoki antolatua:

 Enterprise (AEB) 1977an probetarako erabili zen, ez zen sekula orbitaratu.
 Pathfinder (AEB) tamaina errealeko maketa probetarako eraikia.
 Columbia (AEB) 1981eko apirilaren 12an lehenengoz erabilia, 2003ko otsailaren 1ean istripu batean suntsitu zen, eta barnean zeramatzan 7 astronautak hil ziren.
 Challenger (AEB) 1983ko apirilaren 4an lehenengoz erabilia, 1986ko urtarrilaren 28an istripu batean suntsitu zen, eta barnean zeramatzan 7 astronautak hil ziren.
 Discovery (AEB) 1984ko abuztuaren 30ean lehenengoz erabilia.
 Atlantis (AEB) 1985ko urriaren 3an lehenengoz erabilia.
 Buran (SESB) 1988ko azaroaren 15ean orbitaratu zen, eskifaiarik gabe automatikoki lur hartu zuen, ez da gehiago erabili.
 Ptitxka (SESB) eraikia izan bazen ere, saiatzen ari zirela, anezka-programa bertan behera geratu zen.
 Endeavour (AEB) 1992ko maiatzaren 7an lehenengoz erabilia.

Horietaz gain izan dira zenbait egitasmo:

 ESAk garatu nahi izan zuen Hermes espaziontzia.
 Errusiak garatzeko laguntza bila dabilen Kliper anezka.

Erreferentziak

Ikus, gainera 

 Anezka
 Astronautika
 Espazioaren esplorazioa
 Espazio ontzi
 Suziri-zunda

Kanpo estekak 
  Anezken gainbehera Zientzia.net (2011)