فضاپیمای شنژو(shenzhou) | هوافضای جوان

فضاپیمای شنژو(shenzhou)

فضاپیمای شنژو و یا “قایق سحر آمیز”. اسمی که سازمان فضایی چین برای این فضاپیما انتخاب کرده است.  این اسم و نام قدیمی کشور چین “ایالت خدایگان” هم آوا هستند (البته اگر به زبان چینی بیان بشود!). همانطور که برای نام­گذاری این فضاپیما کلی وقت و خلاقیت به خرج دادند، برای ساختن آن نیز تلاش بسیاری انجام شده است.

اولین پرتاب شنژو در ۱۹ نوامبر سال ۱۹۹۹ بوده و اولین سفر خود با انسان را در ۱۵ اکتبر ۲۰۰۳ انجام داد. چین چندبار از این فضاپیما برای انتقال فضانوردان به ایستگاه فضایی تیانگونگ-۱ استفاده کرده است. به پاس خدمات این فضاپیما در مارچ ۲۰۰۵ نام یکی از شهاب­‌های آسمانی را ۸۲۵۳ Shenzhou گذاشتند. همچنین، در فیلم سینمایی جاذبه (Gravity) در انتهای فیلم، شخصیت اول با استفاده از کپسول بازگشت فضاپیمای شنزو برای بازگشت به زمین استفاده می کند. در تصویر زیر، ظاهر کلی فضاپیمای شنژو را می‌بینیم.

 

مدلی از فضاپیمای شنزو برای نمایش عموم

مدلی از فضاپیمای شنژو برای نمایش عموم

طراحی کلی این فضاپیما از فضاپیمای سایوز (Soyuz) روسیه الهام گرفته شده است، اما در مقایسه با فضاپیمای روسی، فضاپیمای شنژو ابعاد بزرگتری دارد و مواد به کار رفته در ساخت این فضاپیما کاملا متفاوت است. همچنین، در فضاپیمای شنژو قابلیت پرواز با کنترل داخلی تعبیه شده است. این فضاپیما با موشک لانگ مارچ Long March 2E به فضا پرتاب شده است. ویژگی‌های فنی دو فضاپیمای شنژو و سایوز در جدولی در انتهای این نوشته با هم مقایسه شده­‌اند.

فضاپیمای شنژو، مانند فضاپیمای روسی سایوز از سه قسمت تشکیل شده است.

  • واحد مداری (Orbital Module) که قسمت جلویی فضاپیما است
  • کپسول بازگشت (Reentry Capsule) در قسمت میانی
  • واحد خدمات و یا قسمت تجهیزات (Service Module) در قسمت انتهایی
تصویری کلی از فضاپیمای شنزو، در این تصویر واحد دوران در بالا، کپسول بازگشت در وسط و واحد خدمات در پایین تصویر مشخص است

تصویری کلی از فضاپیمای شنژو، در این تصویر واحد مداری در بالا، کپسول بازگشت در وسط و واحد خدمات در پایین تصویر مشخص است

واحد مداری قسمتی از فضاپیما است که منحصرا برای استفاده بعد از قرار گرفتن در مدار تعبیه شده است. بدنه استوانه‌ای این قسمت از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است. این واحد قبل از بازگشت به زمین از کپسول بازگشت جدا و در مدار رها می‌شود. واحد مداری بیشتر برای این تعبیه شده ­است که محیطی “قابل سکونت” برای استفاده فضانوردان هنگام حرکت در مدار فضایی باشد. این در حالی است که در طراحی کپسول بازگشت، تمرکز بر روی تعبیه سیستم‌ها و ساز و کارهای لازم برای بازگشتی مطمئن به زمین است. واحد مداری، دارای سازه‌­ای سبک است و مانند کپسول بازگشت از سازه‌ه­ای بسیار محکم برای بازگشت به زمین استفاده نشده است. این قسمت عموما برای استراحت، غذا خوردن و استفاده ‌ی فضانورد­ها برای انجام وظایفی که دارند در موقع حرکت در مدار فضایی تعبیه شده است.

در واحد مداری فضاپیمای شنژو، پنل‌های خورشیدی و حتی سیستم جلوبرنده و کنترل مختص به خود تعبیه شده است. این موضوع باعث می‌شود که واحد مداری بعد از جدایش از کپسول بازگشت، توانایی این را داشته باشد که به عنوان یک فضاپیمای بدون سرنشین در فضا بماند و ماموریت خود را انجام دهد. جالب است بدانید که این قسمت توانایی انجام عملیات تا ۲۰۰ روز بعد از جدا شدن از قسمت‌های دیگر را هم دارد.

تصویری از واحد دوران در حال ساخت و قبل از بارگذاری

تصویری از واحد مداری در حال ساخت و قبل از بارگذاری

هنگام پرتاب فضاپیما به فضا و همچنین موقع بازگشت، کپسول بازگشت قسمتی از فضاپیما است که فضانوردان داخل آن مستقر می‌شوند. سازه‌ی کپسول بازگشت از جنس تیتانیم و دیواره‌­های آن از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده‌اند. هندسه‌ی کپسول بازگشت، بر اساس قوانین آیرودینامیکی طراحی شده، به طوری که از سمت جلوی کپسول که پهن‌تر است سقوط می‌­کند. این طراحی باعث شده که اصطکاک سفینه به حداقل برسد و همچنین در این حالت فقط قسمت زیر کپسول نیاز به مقاوم سازی در برابر حرارت دارد و به این ترتیب وزن آن کاهش پیدا می‌کند . داخل کپسول بازگشت، پیشخوان ابزار و فرمان­‌های کنترل فضاپیما، فضای محدود برای ذخیره مواد و همچنین صندلی برای فضانوردان تعبیه شده است. تصویر زیر، نمایی از داخل کپسول بازگشت را نشان میدهد که این فرامین کنترل در آن معلوم است.

تصویری از تجهیزات داخل کپسول بازگشت فضاپیمای شنزو

تصویری از تجهیزات داخل کپسول بازگشت فضاپیمای شنژو

جالب است بدانید که سیستم ذخیره اطلاعات اورژانسی و یا جعبه سیاه فضاپیما در این قسمت قرار گرفته شده است. این سیستم می‌تواند شتاب بیشتر از ۱۰۰۰۰ برابر شتاب جاذبه زمین و حرارت ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد را تحمل کند. در فضاپیمای شنژو، از یک پاراشوت و سیستم موشک کاهنده سرعت (Braking Rocket) برای فرودی مطمئن استفاده شده است. در انتهای ماموریت بعد از وارد شدن به اتمسفر، در ارتفاع ده کیلومتری سطح زمین چتر کاهش سرعت (پاراشوت) باز می شود و سرعت فرود کپسول بازگشت را به ۸ متر در ثانیه می­‌رساند. در یک متری زمین، ۶ راکت سوخت جامد در انتهای کپسول محترق می‌شوند و سرعت فرود کپسول را به ۳.۵ متر بر ثانیه می‌رسانند. برای افزایش ایمنی، در صندلی­‌های فضانوردان از سیستم ضربه گیر استفاده شده است. ویدیوی زیر لحظه فرود فضاپیمای شنژو را نشان می‌دهد:

 

کپسول بازگشت شنژو بعد از فرود قابلیت استفاده دوباره را ندارد و معمولا بعد از فرود به موزه منتقل می‌­شود.

کپسول بازگشت استفاده شده در موزه ای در چین برای دید عموم

کپسول بازگشت استفاده شده در موزه ای در چین

 

قسمت تجهیزات بخشی از فضاپیما است که مجموعه‌­ای از سیستم­‌های مختلف فضاپیما در این قسمت قرار داده شده است. این قسمت از فضاپیما، بخشی است که فضانوردان به آن وارد نمی‌ شوند. در پایان ماموریت، این قسمت از بخش‌های دیگر جدا شده و رها می‌­شود. معمولا این قسمت در فرایند بازگشت به زمین، در اتمسفر می‌سوزد و از بین می‌رود. سیستم اصلی جلوبرنده فضاپیمای شنژو در قسمت تجهیزات نصب شده و شامل چهار موتور است که هر کدام نیرویی به اندازه ۲۵۰۰ نیوتون تولید می‌کنند. این موتورها برای تنظیم فضاپیما بر روی مدار فضایی تعبیه شده و به هنگام خارج شدن از مدار نیز از این موتورها استفاده می‌­شه.

در قسمت تجهیزات، معمولا سیستم­‌های مختلفی وجود دارد که تعدادی از این سیستم‌­ها در ادامه ذکر شده:

  • پنل‌های خورشیدی، پیل سوختی و یا باطری برای تأمین برق فضاپیما
  • هیدروژن و اکسیژن مایع (LH2 LOX) برای فرایند کاری پیل سوختی و تولید آب و همچنین اکسیژن مورد نیاز برای تنفس فضانوردان
  • سنسورها و کامپیوتر سیستم هدایت
  • سوخت و اکسید کننده برای سیستم جلوبرندگی
  • سیستم کنترل گرما و سرما برای تنظیم درجه حرارت مناسب
تصویری از واحد خدمات فضاپیمای شنزو در حال آماده شدن برای نصب بر روی فضاپیما

تصویری از واحد خدمات فضاپیمای شنژو در حال آماده شدن برای نصب بر روی فضاپیما

موشک لانگ مارچ ۲ اف (Long March 2F) عضوی از خانواده موشک­‌های لانگ مارچ چین است. این موشک منحصرا برای فرستادن انسان به فضا در برنامه فضایی شنژو ساخته شده است. موشک لانگ مارچ ۲ اف یک موشک سوخت مایع دو مرحله‌ای است و از چهار موشک سوخت مایع کمکی در شروع حرکت خود استفاده می‌کند. این موشک قادر به حمل ۸۴۰۰ کیلوگرم محموله به مدار لئو و ۳۵۰۰ کیلوگرم به مدار “Geostationary” است.  طول این موشک ۵۸ متر، قطر آن ۳.۳۵ متر و وزن پرتاب آن ۴۷۹۸۰۰ کیلوگرم است.

طول جلوبرنده مرحله اول موشک ۲۸.۵ متر و وزن سازه آن ۱۲۵۰۰ کیلوگرم است که ۱۸۶۵۰۰ کیلوگرم سوخت را نیز با خودش حمل می­‌کند. کل زمان احتراق این  مرحله ۱۶۶ ثانیه است. مرحله دوم جلوبرنده طولی به اندازه ۱۵.۵ متر و وزن سازه­‌ی آن ۵۵۰۰ کیلوگرم است که ۹۱۵۰۰ کیلوگرم سوخت نیز در آن قرار گرفته است. زمان احتراق این مرحله نیز ۳۰۰ ثانیه است.

تصویری از موشک Long March 2F در حال پرتاب

تصویری از موشک Long March 2F در حال پرتاب

ویدیوی زیر، فرایند پرتاب موشک لانگ مارچ حامل فضاپیمای شنژو به فضا را نشان می‌دهد.

در جدول پایین، مشخصات فضاپیمای شنژو و سایوز با هم مقایسه شده است.

 

شنژو

سایوز

کل فضاپیما

وزن کل (Kg)

۷.۸۴۰

۷.۲۵۰

طول (m)

۹.۲۵

۷.۴۸

قطر (m)

۲.۸۰

۲.۷۲

واحد خدمات

وزن (Kg)

۳۰۰۰

۲۹۵۰

طول (m)

۲.۹۴

۲.۶۰

قطر (m)

۲.۵۰

۲.۱۷

کپسول بازگشت

وزن (Kg)

۳۲۴۰

۳۰۰۰

طول (m)

۲.۰۶

۱.۹

قطر (m)

۲.۵۲

۲.۱۷

واحد دوران

وزن (Kg)

۱۵۰۰

۱۳۰۰

طول (m)

۲.۸۰

۲.۹۸

قطر (m)

۲.۲۵

۲.۲۶

 

در این جدول مشخصات کلی فضاپیمای شنژو آورده شده است.

مشخصات واحد دوران

زمان تعیین شده برای انجام عملیات

۲۰۰ روز

طول

۲.۸۰ متر

قطر

۲.۲۵ متر

حجم قابل استفاده برای فضانوردان

۸ متر مکعب

وزن

۱۵۰۰ کیلوگرم

سیستم کنترلی جلوبرنده

هیدرازین (Hydrazine)

پنل خورشیدی

۱۲.۲۴ متر مربع

واحد بازگشت

ظرفیت خدمه

۳ نفر

زمان تعیین شده برای انجام عملیات

۲۰ روز

طول

۲.۵۰ متر

قطر پایه (قطر بیشینه)

۲.۵۲

حجم قابل استفاده برای فضانوردان

۶ متر مکعب

وزن

۳۲۴۰ کیلوگرم

وزن سپر حرارتی

۴۵۰ کیلوگرم

سیستم کنترلی جلوبرنده

هیدرازین

واحد خدمات

زمات تعیین شده برای انجام عملیات

۲۰ روز

طول

۲.۹۴ متر

قطر اصلی

۲.۵۰

قطر بیشینه

۲.۸۰

وزن

۳۰۰۰

قدرت موتور اصلی

۴ موتور ۲۵۰۰ نیوتونی

پنل خورشیدی

۳۶.۷۲ متر

 

 

مراجع

 

http://spaceflight101.com/spacecraft/shenzhou-spacecraft-overview/ 

http://www.astronautix.com/s/shenzhou.html

http://danielmarin.naukas.com/2012/06/17/diferencias-entre-las-naves-espaciales-tripuladas-rusas-y-chinas/

https://en.wikipedia.org/wiki/Shenzhou_(spacecraft)

 

 

 

 


2 دیدگاه در ”فضاپیمای شنژو(shenzhou)

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا معادله امنیتی را وارد کنید. * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.