Lot kosmiczny - Polski Serwis Naukowy

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna na orbicie Ziemi

Lot kosmiczny – zastosowanie technologii kosmicznej, aby wynieść pojazd kosmiczny do i poprzez przestrzeń kosmiczną.

Lot kosmiczny jest stosowany w eksploracji kosmosu, a także w celach komercyjnych, takich jak turystyka kosmiczna czy komunikacja satelitarna. Inne niekomercyjne zastosowania lotów kosmicznych to obserwatoria kosmiczne, satelity wywiadowcze i inne typy satelitów obserwacyjnych.

Lot typowo zaczyna się odpaleniem rakiety nośnej, która dostarcza wstępnego ciągu do pokonania siły ciężkości i odrywa pojazd od powierzchni Ziemi. Ruch pojazdu w przestrzeni kosmicznej - zarówno bez zastosowania napędu jak i z nim - jest przedmiotem badań dyscypliny zwanej astrodynamiką. Niektóre pojazdy pozostają w przestrzeni kosmicznej na zawsze, niektóre spalają się w czasie ponownego wejścia w atmosferę, a inne docierają na powierzchnie planetarne lub księżycowe poprzez lądowanie lub zderzenie.

Scaled Composites – korporacja z USA założona w roku 1982 przez projektanta samolotów Burta Rutana. Zajmuje się ona budową eksperymentalnych pojazdów latających. Jednym z najbardziej znanych wytworów Scaled Composites był samolot Voyager, który w roku 1986 obleciał Ziemię bez tankowania. Samolot pilotowali brat Burta Rutana, Dick Rutan oraz Jeana Yeager. Swój sukces Voyager zawdzięczał bardzo lekkiej konstrukcji wykonanej z kompozytów.
Orion (wcześniej znany pod nazwą Crew Exploration Vehicle (CEV czyli Załogowy Pojazd Badawczy), to projektowany amerykański załogowy pojazd kosmiczny, który docelowo ma zastąpić wycofywane ze służby wahadłowce i umożliwić Amerykanom załogowe wyprawy na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS) oraz Księżyc. Orion lub jego następca zabiorą ludzi na Marsa prawdopodobnie jeszcze w XXI wieku.

Historia lotów kosmicznych

Ciołkowski, "ojciec ludzkich lotów kosmicznych"

Osobny artykuł: Chronologia lotów kosmicznych.

Pierwsze realne propozycje podróży kosmicznych przypisywane są Konstantinowi Ciołkowskiemu. Jego najsłynniejsze dzieło, "Исследование мировых пространств реактивными приборами" (Eksploracja przestrzeni kosmicznej dzięki urządzeniom reakcyjnym), została opublikowana w roku 1903, ale ta teoretyczna rozprawa nie była szeroko znana poza Rosją.

Układ planetarny - planety i inne ciała niebieskie, krążące wokół wspólnego centrum masy, zazwyczaj położonego wewnątrz gwiazdy. System planetarny, w którym znajduje się Ziemia nazywamy Układem Słonecznym.
Jednostka astronomiczna (skrót j.a., po angielsku AU, astronomical unit) jest to jednostka odległości używana w astronomii, równa 149 597 870 691 ± 30 m. Dystans ten odpowiada średniej odległości Ziemi od Słońca.

Loty kosmiczne stały się możliwe z inżynierskiego punktu widzenia po publikacji Roberta Goddarda Metoda osiągania ekstremalnych wysokości, gdzie jego propozycja zastosowania dyszy de Lavala do rakiet na paliwo ciekłe dało moc wystarczającą do podróży międzyplanetarnych. Praca ta miała wielki wpływ na Hermanna Obertha i Wernera von Brauna, później kluczowe postaci z dziedziny lotów kosmicznych.

Michael (Mike) W. Melvill (urodzony w listopadzie 1940 roku) - amerykański pilot-oblatywacz i astronauta. Melvill jako pilot i konstruktor uczestniczył w programie budowy samolotu kosmicznego SpaceShipOne należącego do korporacji Scaled Composites. Melvill 21 czerwca 2004 roku dotarł na pokładzie SpaceShipOne w przestrzeń kosmiczną, stając się pierwszym pozarządowym astronautą.
Atlantis – czwarty wahadłowiec NASA, który odbył lot kosmiczny. Jest on jednym z sześciu zbudowanych w USA orbiterów wielorazowego użytku przeznaczonych do transportu ludzi oraz sprzętu na orbitę oraz z powrotem.

Pierwszą rakietą która dotarła do przestrzeni kosmicznej była niemiecka rakieta V2 w czasie lotu testowego 3 października 1942. 4 października 1957 Związek Radziecki wystrzelił Sputnika 1, który stał się pierwszym sztucznym satelitą na orbicie Ziemi. Pierwszym lotem załogowym była misja Wostok 1 12 kwietnia 1961 - na pokładzie pojazdu znajdował się kosmonauta Jurij Gagarin, który dokonał jednego okrążenia wokół Ziemi.

Siła ciężkości, pot. ciężar – siła z jaką Ziemia lub inne ciało niebieskie przyciąga dane ciało, w układzie odniesienia związanym z powierzchnią ciała niebieskiego. Ciężar jest wypadkową sił przyciągania grawitacyjnego i siły odśrodkowej wynikającej z ruchu obrotowego określonego ciała niebieskiego.
Scramjet (Supersonic Combustion Ramjet) jest silnikiem strumieniowym z naddźwiękową komorą spalania, mogącym być stosowanym w zakresie prędkości znacznie przewyższających zwykły silnik strumieniowy (z ang. Ramjet). Stosowanie takiego silnika znajduje uzasadnienie nawet do prędkości odpowiadającej liczbie Macha ponad 20.

Rakiety pozostają jedynymi praktycznymi środkami dotarcia do przestrzeni kosmicznej. Inne technologie, takie jak scramjet, w dalszym ciągu nie pozwalają na osiągnięcie prędkości orbitalnej.

Lot kosmiczny ze startem z Ziemi

Osiąganie kosmosu

Rakieta Proton lecąca w kosmos

Najpowszechniejszą definicją przestrzeni kosmicznej jest wszystko powyżej linii Kármána, czyli 100 km nad powierzchnią Ziemi. W Stanach Zjednoczonych czasem stosowana jest alternatywna definicja, określająca granicę przestrzeni kosmicznej na wysokości 50 mil.

Challenger (oznaczenie - STA-099, OV-99) - drugi wahadłowiec kosmiczny amerykańskiego Programu STS. Pierwszy lot odbył się 4 kwietnia 1983 roku w trakcie misji oznaczonej symbolem STS-6. Uległ zniszczeniu 28 stycznia 1986 przy starcie misji STS-51-L.
Orion (wcześniej znany pod nazwą Crew Exploration Vehicle (CEV czyli Załogowy Pojazd Badawczy), to projektowany amerykański załogowy pojazd kosmiczny, który docelowo ma zastąpić wycofywane ze służby wahadłowce i umożliwić Amerykanom załogowe wyprawy na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS) oraz Księżyc. Orion lub jego następca zabiorą ludzi na Marsa prawdopodobnie jeszcze w XXI wieku.[potrzebne źródło]

Aby pocisk rakietowy mógł polecieć w kosmos, potrzebuje on minimalnego delta-v. Prędkość ta jest o wiele mniejsza niż prędkość ucieczki, pozwalająca na wyrwanie się z zasięgu działania przyciągania Ziemi.

Jest możliwe, aby pojazd kosmiczny opuścił ciało niebieskie bez osiągania prędkości ucieczkowej z powierzchni danego ciała poprzez wytwarzanie ciągu po wyniesieniu. Jest jednak bardziej wydajne paliwowo, aby pojazd spalił swoje paliwo tak blisko powierzchni jak to możliwe, zachowując możliwość osiągnięcia prędkości ucieczki w późniejszym czasie

Pogoda to zmienne warunki meteorologiczne na danym obszarze kuli ziemskiej. Ogół zjawisk pogodowych na danym obszarze w okresie wieloletnim (przynajmniej 30 lat) określany jest jako klimat.
Hermann Oberth (ur. 25 czerwca 1894 r. w Sybinie w Siedmiogrodzie, obecnie na terenie Rumunii, zm. 28 grudnia 1989 r. w Norymberdze) – austriacko-niemiecki fizyk i wynalazca, pionier techniki rakietowej i wizjoner eksploracji kosmosu. Pochodził z rodziny Sasów siedmiogrodzkich.

Suborbitalny lot kosmiczny

Osobny artykuł: Lot suborbitalny.

W czasie lotu suborbitalnego pojazd dociera do przestrzeni kosmicznej, ale nie zostaje umieszczony na orbicie. Jego trajektoria prowadzi z powrotem na powierzchnię Ziemi. Loty suborbitalne mogą trwać wiele godzin. Pioneer 1, pierwszy sztuczny satelita NASA, na skutek usterki, zamiast polecieć w kierunku Księżyca, znalazł się na trajektorii suborbitalnej o wysokości 113 854 km, a w atmosferę Ziemi ponownie wszedł 43 godziny po starcie.

1 lutego 2003, podczas powrotu z przestrzeni kosmicznej, prom Columbia uległ zniszczeniu w wyniku uszkodzenia osłony termicznej na krawędzi natarcia lewego skrzydła. Uszkodzenie osłony nastąpiło w czasie wznoszenia po starcie, za sprawą fragmentu pianki osłaniającej zbiornik zewnętrzny wahadłowca, który oderwał się od zbiornika i uderzył w skrzydło orbitera, wyrywając dziurę o średnicy ok. 25 cm. W efekcie podczas przelotu przez termosferę gorące gazy mogły dostawać się do środka. Zdarzenie to zostało zaobserwowane już po dotarciu promu na orbitę, jednak w czasie trwającej kilka dni misji, głównie z powodów organizacyjnych, nie udało się sprawdzić, czy uszkodzenie było wystarczająco poważne, by podejmować jakiekolwiek radykalne działania (np. wysłanie drugiego promu na orbitę). Trzeba wspomnieć też, że gdy śledczy zażądali zdjęć satelitarnych promu, NASA odmówiła.
Niemcy (Republika Federalna Niemiec, RFN; do traktatu pomiędzy RFN a Polską Rzecząpospolitą Ludową (1970) w Polsce stosowana była oficjalnie nazwa Niemiecka Republika Federalna, NRF; niem.: Deutschland lub Bundesrepublik Deutschland, BRD) – państwo federacyjne położone w Europie, będące członkiem Unii Europejskiej (UE), Unii Zachodnioeuropejskiej (UZE), G8, ONZ oraz NATO. Stolicą Niemiec jest Berlin (przed połączeniem z NRD – Bonn, obecnie noszące tytuł miasta federalnego). Językiem oficjalnym jest język niemiecki.

17 maja 2004 Civilian Space eXploration Team wystrzeliła pojazd GoFast Rocket do lotu suborbitalnego - pierwszego w historii amatorskiego lotu kosmicznego. 21 czerwca 2004 SpaceShipOne został zastosowany do pierwszego finansowanego prywatnie załogowego lotu kosmicznego. Orbitalny lot kosmiczny

Osobny artykuł: Lot orbitalny.

Minimalny lot orbitalny wymaga znacznie większych prędkości, niż minimalny lot suborbitalny, a więc jest on technologicznie trudniejszy do osiągnięcia. Dla uzyskania lotu orbitalnego, kątowa prędkość wokół ziemi jest tak samo istotna jak pułap lotu. Aby możliwy był stabilny, długotrwały lot kosmiczny, pojazd musi osiągnąć minimalną prędkość orbitalną wymaganą dla zamkniętej orbity.

Przestrzeń kosmiczna – przestrzeń poza obszarem ziemskiej atmosfery. Za granicę pomiędzy atmosferą a przestrzenią kosmiczną przyjmuje się umownie wysokość 100 km nad powierzchnią Ziemi, gdzie przebiega umowna linia Karmana. Ściśle wytyczonej granicy między przestrzenią powietrzną a przestrzenią kosmiczną nie ma. Fizycy przyjmują 80-100 km.
National Aeronautics and Space Administration (NASA) (pl. Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej) – agencja rządu Stanów Zjednoczonych odpowiedzialna za narodowy program lotów kosmicznych, ustanowiona 29 lipca 1958 r. na mocy National Aeronautics and Space Act.

Bezpośrednie wyniesienie

Osobny artykuł: Bezpośrednie wyniesienie.

Uzyskanie zamkniętej orbity nie jest konieczne do podróży międzyplanetarnych, dla których pojazd musi osiągnąć prędkość ucieczki. Wczesne radzieckie pojazdy pomyślnie osiągały bardzo wysokie pułapy bez wchodzenia na orbitę. W czasie wstępnego planowania misji Apollo NASA rozważała zastosowanie bezpośredniego wyniesienia na Księżyc, jednak pomysł ten został porzucony ze względu na masę pojazdu. Wiele automatycznych sond kosmicznych badających zewnętrzne planety układu słonecznego stosują metodę bezpośredniego wyniesienia - nie orbitują wokół Ziemi przed odlotem.

Ponowne wejście w atmosferę - proces w którym pojazdy znajdujące się poza atmosferą planety są zdolne do wejścia w nią i osiągnięcia powierzchni w stanie nienaruszonym. Zazwyczaj proces ten wymaga specjalnych metod ochrony przed nagrzewaniem aerodynamicznym.
Tunel czasoprzestrzenny (ang. wormhole) – początkowo też nazywany most Einsteina-Rosena – to hipotetyczna właściwość topologiczna czasoprzestrzeni będąca rodzajem „skrótu” pomiędzy co najmniej dwoma obszarami wszechświata lub rodzajem mostu łączącego wszechświaty. Tunele czasoprzestrzenne są przedmiotem poszukiwań i sporów współczesnych fizyków. Nie zanotowano dotąd żadnych obserwacyjnych wskazówek na ich istnienie, choć ogólna teoria względności Alberta Einsteina dopuszcza istnienie tuneli w niektórych modelach czasoprzestrzeni.

Z drugiej strony, wiele planów przyszłych załogowych lotów kosmicznych, jak amerykański program Orion czy rosyjski tandem Kliper/Parom. Inne sposoby docierania do przestrzeni kosmicznej

Osobny artykuł: Nierakietowy start pojazdu kosmicznego.

Zostało zaproponowanych wiele sposobów docierania do przestrzeni kosmicznej, niewykorzystujących rakiet. Pomysły takie jak winda kosmiczna, pomimo elegancji rozwiązania, nie są aktualnie wykonalne. Z kolei nie ma znanych problemów konstrukcyjnych blokujących wykonanie procy elektromagnetycznej takiej jak pętla startowa. Inne pomysły wykorzystują wspomagane rakietowo odrzutowce jak Skylon lub trudniejszy w realizacji scramjet. Dla ładunków towarowych zaproponowano wystrzeliwanie pojazdu ze specjalnego działa.

Telewizja satelitarna – telewizja wykorzystująca nadajniki (tzw. transpondery) umieszczone na sztucznych satelitach Ziemi. Cechą charakterystyczną tego sposobu emisji jest możliwość pokrycia sygnałem ogromnych obszarów przy użyciu tylko jednego nadajnika oraz możliwość dotarcia z sygnałem do obszarów, na których tworzenie sieci nadajników naziemnych jest niemożliwe lub nieopłacalne.
Układ Słoneczny – układ planetarny składający się ze Słońca i powiązanych z nim grawitacyjnie ciał niebieskich. Ciała te, to osiem planet, 166 znanych księżyców, pięć planet karłowatych i miliardy małych ciał Układu Słonecznego, do których zalicza się planetoidy, obiekty pasa Kuipera, komety, meteoroidy i pył okołoplanetarny.

Platformy startowe i kosmodromy - start

Rakieta Saturn V na platformie startowej przed startem Apollo 4

Osobny artykuł: Platforma startowa.

Platforma startowa to stała instalacja zaprojektowana do wysyłania pojazdów powietrznych. W najprostszej wersji składa się ona z wieży startowej i tunelu odprowadzającego płomienie. Jest ona otoczona przez wyposażenie niezbędne do ustawienia pojazdu w pozycji startowej, zatankowania go i dokonywania innych operacji. Kosmodrom z kolei jest zaprojektowany także do obsługi pojazdów skrzydłowych, wymagających długiego pasa startowego. Zarówno platformy startowe jak i kosmodromy są sytuowane daleko od siedzib ludzkich ze względu na hałas oraz w celu zapewnienia bezpieczeństwa.

Jurij Aleksiejewicz Gagarin, ros. Юрий Алексеевич Гагарин (wym. ˈjurʲɪj ɐlʲɪˈksʲeɪvʲɪtɕ gɐˈgarʲɪn) (ur. 9 marca 1934 w Kłuszynie, zginął 27 marca 1968 w okolicach Kirżacza) – radziecki kosmonauta, pierwszy człowiek w kosmosie, Bohater Związku Radzieckiego i kawaler Orderu Lenina.
Stany Zjednoczone, Stany Zjednoczone Ameryki (ang.: United States, United States of America, US, USA) – państwo w Ameryce Północnej graniczące z Kanadą od północy, Meksykiem od południa, Oceanem Spokojnym od zachodu, Oceanem Arktycznym od północnego zachodu, Oceanem Atlantyckim od wschodu.

Start jest często ograniczony do konkretnego okna startowego. Okna te zależą od położenia ciał niebieskich i orbit względem miejsca startu. Największy wpływ ma często sam ruch obrotowy Ziemi. Po wystrzeleniu pojazdu, orbity są położone na względnie stałych płaszczyznach, pod stałym kątem do osi Ziemi, a Ziemia obraca się w wewnątrz tej orbity.

Cable News Network (CNN) – amerykańska telewizja informacyjna, założona w 1980 przez Teda Turnera. Stacja nadająca programy informacyjne przez całą dobę była pierwszym kanałem telewizyjnym tego typu na świecie. Obecnie należy do koncernu Time Warner. Powszechnie dostępna w Stanach Zjednoczonych i w wielu innych krajach świata. Jej główna siedziba znajduje się w Atlancie, ma również ośrodki w Nowym Jorku, Londynie, Hongkongu oraz wielu innych miastach. CNN nadaje kilka wersji swojego kanału: amerykańską – CNN, międzynarodową – CNN International, CNN en Español (kraje Ameryki Łacińskiej), CNN Airport Network (dla pasażerów na lotniskach), CNN+ (Hiszpania), CNN Turk (Turcja), CNN Chile, Headline News i inne. Stacja prowadzi również internetowe portale informacyjne.
Endeavour – najnowszy prom kosmiczny zbudowany przez NASA, oznaczony symbolem OV-105. Został zbudowany w celu zastąpienia wahadłowca Challenger, głównie z części zamiennych.

Powrotne przejście przez atmosferę i lądowanie/wodowanie

Ponowne wejście atmosferę

Osobny artykuł: Ponowne wejście w atmosferę.

Pojazdy na orbicie mają bardzo dużą energię kinetyczną. Energia ta musi być wytracona aby pojazd mógł wylądować bezpiecznie, bez wyparowania w atmosferze. Zazwyczaj ten proces wymaga specjalnych metod ochrony przed nagrzewaniem aerodynamicznym. Teoria powrotu do atmosfery została stworzona przez Harry'ego Allena. Na podstawie tej teorii, pojazdy powrotne mają kształty tępe. Zastosowanie tępych kształtów powoduje, że mniej niż 1% energii kinetycznej wraca do pojazdu w postaci energii cieplnej. Zamiast tego energia ta oddawana jest do atmosfery.

Sztuczny satelita – satelita wykonany przez człowieka poruszający się po orbicie wokół ciała niebieskiego. Pierwszym sztucznym satelitą Ziemi został wystrzelony przez Związek Radziecki w 1957 Sputnik 1.
Brian Binnie (ur. 1953) – amerykański pilot i astronauta. Jest jednym z oblatywaczy SpaceShipOne, samolotu kosmicznego wyprodukowanego przez Scaled Composites.

Lądowanie

Recovery of Discoverer 14 return capsule

Osobny artykuł: Wodowanie (lądowanie pojazdu kosmicznego).

Kapsuły Mercury, Gemini i Apollo lądowały w morzu. Zostały zaprojektowane tak, aby zderzenie z powierzchnią morza następowało przy względnie niewielkich prędkościach. W rosyjskich kapsułach Sojuz stosuje się rakiety hamujące pozwalające na lądowanie na twardym gruncie. Promy kosmiczne szybują do pasa startowego, na którym lądują z dużą prędkością.

Związek Socjalistycznych Republik Radzieckich, Związek Radziecki, skrót ZSRR (ros. Советский Союз, Союз Советских Социалистических Республик, СССР, trb. Sowietskij Sojuz, Sojuz Sowietskich Socyalisticzeskich Riespublik, SSSR trl. Sovetskij Soûz, Soûz Sovetskih Socialističeskih Respublik, SSSR) – historyczne państwo socjalistyczne w Europie północnej i wschodniej oraz Azji północnej i środkowej.
Nadchlorany (nazwa systematyczna: chlorany(VII)) – sole kwasu nadchlorowego, otrzymywane podczas prażenia chloranów(V) lub też ich anodowego utleniania. Mają właściwości utleniające.

Odzyskanie kapsuły

Po pomyślnym lądowaniu pojazdu, załoga i ładunek mogą zostać odzyskane. W niektórych przypadkach odzyskanie następuje przed lądowaniem - w czasie, kiedy pojazd opada na spadochronie, może być złapany przez specjalnie przystosowany samolot lub helikopter. Technika ta była stosowana do odzyskiwania zasobników z kliszami z satelitów szpiegowskich Corona.

Lot suborbitalny to lot kosmiczny, w którym statek kosmiczny osiąga przestrzeń kosmiczną, ale jego trajektoria lotu przecina atmosferę lub powierzchnię grawitującego ciała, z którego pojazd został wystrzelony, przez co nie jest w stanie dokonać obrotu orbitalnego.
Siła ciągu (ciąg) – siła będąca wynikiem działania silnika pojazdu, obiektu pływającego lub latającego. Siła ciągu jest siłą reakcji powstaje zgodnie z III zasadą dynamiki w wyniku oddziaływania układu napędowego pojazdu z innymi ciałami.

Systemy startowe jednorazowego stosowania

Osobny artykuł: System startowy jednorazowego stosowania.

Wszystkie aktualne loty kosmiczne oprócz promów kosmicznych NASA i pojazdu Falcon 1 firmy SpaceX do osiągnięcia przestrzeni kosmicznej stosują wielostopniowe systemy startowe jednorazowego użytku.

Systemy startowe wielorazowego stosowania

Prom kosmiczny Columbia kilka sekund po zapłonie silników

Osobny artykuł: System startowy wielorazowego stosowania.

Pierwszy pojazd, który mógł być używany wielokrotnie, X-15, był wystrzeliwany z powietrza na trajektorię suborbitalną. Pierwszy lot odbył się 19 lipca 1963 r. Pierwszy pojazd orbitalny, który można było częściowo użyć ponownie, prom kosmiczny, został wystrzelony w 20-tą rocznicę lotu Jurija Gagarina, 12 kwietnia 1981 r. W czasie trwania programu lotów wahadłowców, zbudowano sześć orbiterów, z których wszystkie latały w atmosferze, a pięć znalazło się w kosmosie. Prom Enterprise używany był tylko do testów podejścia i lądowania - pojazd startował z grzbietu samolotu Boeing 747 i szybował do momentu lądowania w bazie Edwards w Kalifornii. Pierwszym wahadłowcem, który poleciał w kosmos, była Columbia, później Challenger, Discovery, Atlantis i Endeavour. Endeavour został zbudowany z części zamiennych aby zastąpić prom Challenger stracony w katastrofie w styczniu 1986. Prom Columbia rozpadł się w czasie powrotu z orbity w lutym 2003.

Mila – dawna jednostka długości o różnej wartości, zależnej od rejonu i okresu. Nazwa pochodzi z łac. mille – tysiąc. Początkowo mila oznaczała 1000 kroków podwójnych. Odpowiada ona rozciągłości 1 minuty szerokości geograficznej (południka).
Parom (ros. prom) - nowy rosyjski pojazd wielokrotnego użytku. Zastąpi wysłużonego już Progressa, zaopatrującego stacje kosmiczne. Parom będzie bezzałogowym statkiem wielokrotnego użytku. Idea tego pojazdu jest dość nowatorska. Po umieszczeniu na niskiej orbicie Parom nie będzie powracał do atmosfery. Ładunki będą dostarczane rakietami na niską orbitę w specjalnych kontenerach nieposiadających własnego napędu. Parom, sam nieposiadający przestrzeni ładunkowej, będzie dokował do kontenera i przewoził go do stacji orbitalnej. Parom będzie posiadał dwa węzły cumownicze, dzięki czemu będzie mógł być jednocześnie podłączony do stacji orbitalnej i kontenera. Dzięki temu kosmonauci będą mieli możliwość wejścia do holownika w celu ewentualnej naprawy lub wymiany zużytych części. Parom będzie również odbierał puste (lub zawierające odpadki) kontenery ze stacji stacji orbitalnej i umieszczał je na trajektorii pozwalającej im spłonąć w atmosferze.

Pierwszym i do tej pory jedynym automatycznym pojazdem częściowo wielokrotnego stosowania był prom Buran wystrzelony przez ZSRR 15 listopada 1988, jednakże wykonał on tylko jeden lot. Ten samolot kosmiczny był zaprojektowany do lotów załogowych o bardzo przypominał amerykańskie promy, jednak jego odrzucane rakiety dodatkowe stosowały paliwo płynne, a silniki główne były zamontowane na podstawie odpowiednika zbiornika zewnętrznego amerykańskich promów. Ze względu na brak funduszy i skomplikowaną sytuację po rozpadzie ZSRR, program Buran został anulowany.

Linia Kármána — umowna granica pomiędzy atmosferą Ziemi i przestrzenią kosmiczną przebiegająca na wysokości 100 km (62,1 mili) n.p.m. Powyższa definicja została przyjęta przez Międzynarodową Federację Lotniczą (FAI), która zajmuje się m.in. ustalaniem norm w aeronautyce i astronautyce.
Księżyc (, nieco więcej niż 1/4 średnicy Ziemi. Oznacza to, że objętość Księżyca wynosi około 1/50 objętości kuli ziemskiej. Przyspieszenie grawitacyjne na jego powierzchni jest blisko 6 razy słabsze, niż na Ziemi. Księżyc wykonuje pełny obieg wokół Ziemi w ciągu 27,3 dnia (tzw. miesiąc syderyczny), a okresowe zmiany w geometrii układu Ziemia-Księżyc-Słońce powodują występowanie powtarzających się w cyklu 29,5-dniowym (tzw. miesiąc synodyczny) faz Księżyca.

Na podstawie założeń Wizji Eksploracji Kosmosu, promy kosmiczne mają zakończyć loty do roku 2010, głównie ze względu na zużycie sprzętu i wysoki koszt programu, osiągający miliard dolarów za lot. Rolę pojazdu transportującego pasażerów ma przejąć do roku 2014 także częściowo ponownie używalny Crew Exploration Vehicle (CEV). Do wynoszenia na orbitę ciężkich ładunków będą używane jednorazowe rakiety, jakie jak Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) lub Shuttle-Derived Launch Vehicle.

System podtrzymywania życia to grupa urządzeń, które pozwalają człowiekowi na przetrwanie w środowisku wrogim, na przykład w przestrzeni kosmicznej czy pod wodą.
Edwards Air Force Base – baza Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych (2., co do wielkości) znajdująca się w okręgu Kern i Los Angeles w stanie Kalifornia w Dolinie Antelope, 11 kilometrów na wschód od miasta Rosamond w Stanach Zjednoczonych (34°57′ N 117°52′).

Pojazd SpaceShipOne firmy Scaled Composites jest pierwszym suborbitalnym samolotem kosmicznym, który wyniósł pilotów, konkretnie Mike'a Melvilla i Briana Binnie, w dwóch następujących po sobie lotach, czym w roku 2004 zdobył nagrodę Ansari X Prize. The Spaceship Company zbuduje jego następce, SpaceShipTwo. Dzięki flocie tych pojazdów, firma Virgin Galactic planuje od 2008 roku oferować osobom prywatnym loty kosmiczne.

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, MSK (ang. International Space Station, ISS; ros. Международная Космическая Станция, МКС; trb.: Mieżdunarodnaja Kosmiczeskaja Stancyja, MKS) – pierwsza stacja kosmiczna wybudowana z założenia przy współudziale wielu krajów. Składa się obecnie z 14 głównych modułów (docelowo ma ich liczyć 16) i umożliwia jednoczesne przebywanie sześciu członków stałej załogi (trzech do roku 2009). Pierwsze moduły stacji zostały wyniesione na orbitę i połączone ze sobą w 1998 roku. Pierwsza stała załoga zamieszkała na niej w roku 2000. Źródłem zasilania ISS są baterie słoneczne, transportem ludzi i materiałów zajmują się amerykańskie wahadłowce programu STS (od lutego 2003 do 26 lipca 2005 wstrzymane z powodu katastrofy Columbii) oraz rosyjskie statki kosmiczne Sojuz i Progress.
Delta II - rakieta nośna należąca do rodziny rakiet Delta zaprojektowana i zbudowana przez wytwórnię lotniczą McDonnell Douglas, następnie produkowana przez Integrated Defense Systems - własność Boeinga. Rakiety te są w użyciu od 1989 roku. Za program Delta II od 1 grudnia 2006 roku odpowiedzialny jest United Launch Alliance. Jest dwuczłonowa. Do pierwszego członu doczepia się najczęściej 10 silników pomocniczych na stały materiał pędny. Jest średniej wysokości [około 40 metrów]. Wynosi sondy i satelity na niskie orbity stacjonarne i międzyplanetarne. Jest jednym z podstawowych środków transportu kosmicznego. Na ponad 300 startów 95% było udanych.

Katastrofy

Osobny artykuł: Katastrofy w lotach kosmicznych.

Wszystkie pojazdy startowe zawierają olbrzymie zasoby energii, która jest niezbędna aby dotrzeć na orbitę. W związku z tym istnieje pewne ryzyko, że ta energia zostanie wyzwolona przedwcześnie i gwałtownie, z drastycznymi skutkami. Kiedy 17 stycznia 1997 eksplodowała w czasie startu rakieta Delta II, szyby wypadały z okien nawet 16 km dalej.

SpaceShipTwo (SS2) – budowany suborbitalny załogowy statek kosmiczny firmy Scaled Composites, przeznaczony do celów turystyki kosmicznej. Przedsiębiorstwo Virgin Galactic planuje utrzymywanie floty pięciu takich statków, które od 2011 roku będą transportowały turystów kosmicznych w balistycznych lotach suborbitalnych.
Discovery (oznaczenie NASA dla orbitera – OV-103) - skonstruowany przez NASA amerykański wahadłowiec kosmiczny, przystosowany do odbywania wielokrotnych podróży na orbitę. Jest trzecim promem NASA, który odbył lot w przestrzeń kosmiczną (wcześniej taką podróż odbyły Columbia i Challenger) i jednocześnie najstarszym pozostającym w służbie. Jego pierwsza podróż kosmiczna miała miejsce 30 sierpnia 1984. Jego zadaniem jest transport załogi i wymiana zaopatrzenia Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).

Dodatkowo, kiedy pojazd znajdzie się już w kosmosie, pomimo że kosmos jest dosyć przewidywalnym środowiskiem, istnieje ryzyko przypadkowej utraty hermetyczności oraz potencjalne problemy z nowo stworzonym wyposażeniem.

Pogoda kosmiczna

Osobny artykuł: Pogoda kosmiczna.

Pogoda kosmiczna to idea zmieniających się warunków środowiskowych w przestrzeni kosmicznej. Jest to pojęcie różne od pogody wewnątrz atmosfery planetarnej. Elementami pogody kosmicznej są takie zjawiska, jak plazma, pola magnetyczne, promieniowanie i materia kosmiczna (blisko Ziemi, ale też w przestrzeni między planetarnej, czasem też w przestrzeni międzygwiezdnej). "Pogoda kosmiczna opisuje warunki w kosmosie które wpływają na Ziemię i ziemskie systemy technologiczne. Nasza pogoda kosmiczna jest konsekwencją zachowania Słońca, natury ziemskiego pola magnetycznego, i naszego położenia w systemie słonecznym."

Samolot kosmiczny to statek kosmiczny łączący pewne cechy samolotu oraz rakiety. Zwykle ma on formę uskrzydlonego pojazdu z napędem rakietowym. W odróżnieniu od wahadłowca samolot kosmiczny nie startuje z wyrzutni tylko z lotniska. W zależności od konstrukcji pojazd ten jest w stanie sam dostać się w kosmos, bądź też jest wynoszony na pokładzie innego pojazdu. Najczęściej jest to tradycyjny odrzutowiec.
Robert Hutchings Goddard (1882 - 1945), amerykański konstruktor i wynalazca lotniczy, pionier techniki rakietowej i astronautyki. W latach 1919-43 był profesorem uniwersytetu Clarka w Worcester. Uzyskał 214 patentów za opracowania z dziedziny techniki rakietowej. W 1926 roku odbył się udany start rakiety eksperymentalnej konstrukcji Goddarda.

Pogoda kosmiczna wywiera znaczny wpływ w wielu sferach związanych z eksploracją kosmosu i rozwojem technologii kosmicznych. Zmieniające się warunki geomagnetyczne mogą spowodować zmiany w gęstości atmosferycznej powodujące znaczną degradację orbity pojazdu kosmicznego poruszającego się po niskiej orbicie okołoziemskiej. Burze geomagnetyczne wywołane przez zwiększoną aktywność słoneczną mogą potencjalnie "oślepić" czujniki pojazdu czy wpłynąć na działanie pokładowej elektroniki. Zrozumienie warunków środowiska kosmicznego jest także ważne przy projektowaniu osłon i systemów podtrzymywania życia na załogowych pojazdach kosmicznych.

Dysza de Lavala – kanał aerodynamiczny dzięki któremu można uzyskać przepływ naddźwiękowy wykorzystywany w niektórych typach turbin parowych, w silnikach odrzutowych i rakietowych. Wynalazcą urządzenia jest Gustaf de Laval (1845-1883), szwedzki inżynier i przemysłowiec.
Enterprise – pierwszy amerykański orbiter wahadłowca. Początkowo planowano nadać mu nazwę Constitution, lecz ostatecznie zmieniono ją wskutek kampanii listowej fanów Star Treka. Jego budowę ukończono 16 września 1977 roku. Jest to prototyp, który nigdy nie osiągnął orbity – służył jedynie jako orbiter ćwiczebny, umożliwiający naukę lądowania bez silników i obserwacje zachowania orbitera w atmosferze. Do jego transportu używano zmodyfikowanego samolotu Boeing 747.

Środowisko

Rakiety jako ogół nie dokonują znacznego zanieczyszczenia środowiska, jednak niektóre z nich są napędzane toksycznymi, a większość pojazdów używa paliwa, które nie jest węglowo neutralne (czyli bilans wydzielania dwutlenku węgla nie jest równy zero). Wiele rakiet na paliwo stałe zawiera chlor w postaci nadchloranów lub innych chemikaliów, co może prowadzić miejscowe dziury ozonowe. Ponowne wejście w atmosferę pojazdu kosmicznego wydziela azotany, które także mogą miejscowo wpłynąć na powłokę ozonową. Większość rakiet jest stworzona z metali, które mogą mieć wpływ na środowisko w czasie ich konstrukcji.

Przedsiębiorstwo SpaceX (Space Exploration Technologies Corporation) jest przedsięwzięciem astronautycznym, którego końcowym celem jest dziesięciokrotne zmniejszenie ceny wynoszenia ładunku na orbitę.
Lot międzygwiezdny albo międzygwiazdowy – lot statku kosmicznego w przestrzeni międzygwiazdowej, zwłaszcza z Układu Słonecznego (z Ziemi) w okolice innych gwiazd niż Słońce.

Oprócz wpływu na atmosferę, loty kosmiczne mogą mieć wpływ na środowisko okołoziemskie. Istnieje prawdopodobieństwo, że orbita może stać się niedostępna przez wiele pokoleń ze względu na wykładniczo rosnącą ilość kosmicznego złomu wytworzonego przez spalling rakiet i pojazdów (Syndrom Kesslera). W związku z tym wiele pojazdów jest projektowanych tak, aby wchodziły one w atmosferę po ich użyciu.

Ansari X Prize (Nagroda X Ansari) była nagrodą w wysokości 10 mln dolarów ufundowaną przez X Prize Foundation dla pierwszej organizacji pozarządowej, która dwukrotnie wystrzeli statek kosmiczny wielokrotnego użytku (mogący zabrać na pokład 3 osoby) na wysokość 100 km (granica przestrzeni kosmicznej według standardów Fédération Aéronautique Internationale).
Kalifornia (ang. California) – najludniejszy, najbogatszy oraz trzeci co do wielkości (po Alasce i Teksasie) stan USA. Położony na zachodnim wybrzeżu USA, nad Oceanem Spokojnym. Na północy graniczy ze stanem Oregon, na wschodzie ze stanem Nevada, na południowym wschodzie z Arizoną, a na południu z meksykańskim stanem Baja California. Cztery największe miasta stanu to: Los Angeles, San Francisco, San Diego i San José. W Kalifornii znajduje się aż osiem z pięćdziesięciu największych miast USA. Stan znany jest ze zróżnicowanego środowiska przyrodniczego i klimatu, a także z powodu wielorasowego i wielokulturowego społeczeństwa.

Statek kosmiczny

Moduł Księżycowy Apollo na powierzchni Księżyca

Osobny artykuł: Statek kosmiczny.

Statki kosmiczne to pojazdy zdolne do kontrolowania swojej trajektorii w czasie lotu w przestrzeni kosmicznej.

Czasem za pierwszy "prawdziwy" pojazd kosmiczny uznaje się Moduł księżycowy Apollo, ponieważ był to jedyny pojazd załogowy, który został zaprojektowany i wykorzystany tylko i wyłącznie do lotów w przestrzeni kosmicznej, na co jasno wskazuje brak aerodynamicznego kształtu.

Załogowy lot kosmiczny

Osobny artykuł: Załogowy lot kosmiczny.

Pierwszym załogowym lotem kosmicznym był Wostok 1 12 kwietnia 1961, w czasie którego kosmonauta Jurij Gagarin z ZSRR dokonał pełnej orbity wokół Ziemi. W oficjalnej dokumentacji nie ma jednak wzmianki, że Gagarin ostatnie 15 km lotu spadał na spadochronie, poza pojazdem. Międzynarodowe zasady dotyczące rekordów lotniczych jasno stanowią, że "pilot pozostaje w pojeździe od momentu startu do lądowania". Zasada ta, zastosowana do lotu kosmicznego", "dyskwalifikuje" lot Gagarina. Obecnie jedynymi pojazdami stosowanymi do załogowych lotów w kosmos są rosyjskie pojazdy Sojuz i amerykańska flota wahadłowców kosmicznych. W ramach obu tych programów narodowych w przeszłości stosowano inne pojazdy. W ostatnim czasie dwukrotnie do lotów załogowych zastosowano pojazdy Shenzhou i SpaceShipOne.

Dwutlenek węgla (CO2, nazwa systematyczna: ditlenek węgla lub tlenek węgla(IV)) – nieorganiczny związek chemiczny, tlenek węgla na IV stopniu utlenienia.
Satelita rozpoznawczy — sztuczny satelita, którego zadaniem jest obserwowanie obiektów na Ziemi oraz przechwytywanie sygnałów z Ziemi, w celach wojskowych lub wywiadowczych. Często obserwacja ta polega na wykonywaniu fotografii o dużej rozdzielczości (do poniżej 1 m), która pozwala na przykład śledzić przemieszczenia wojsk przeciwnika lub uzyskiwać informacje o potencjalnych celach na jego terytorium. Są też satelity szpiegowskie zdolne zdobywać informacje przez chmury lub w nocy, wykonując zdjęcia w podczerwieni lub używając radaru.

Nieważkość

Astronauci na pokładzie ISS w warunkach nieważkości. Na pierwszym planie Michael Foale wykonuje ćwiczenia.

Osobny artykuł: Nieważkość.

Większość ludzi uważa brak grawitacji za przyjemne doświadczenie.

Długotrwały brak przyciągania ziemskiego powoduje wiele problemów ze zdrowiem, z których najistotniejszym jest utrata kośćca, w niektórych przypadkach trwała. Innym skutkiem, także bardzo istotnym, jest odwarunkowanie tkanki mięśniowej i układu krwionośnego.

Krótkotrwałym efektem zerowej grawitacji jest choroba kosmiczna, mdłości spowodowane przez zaburzenia błędnika wywołane brakiem ciążenia. Stopień tej choroby to rzecz indywidualna. Najgorszą zaobserwowaną reakcją była choroba senatora Jake'a Garna, przez co stworzona została Skala Garna, stopniująca reakcje na chorobę kosmiczną.

Promieniowanie kosmiczne – promieniowanie złożone, zarówno korpuskularne jak i elektromagnetyczne, docierające do Ziemi z otaczającej ją przestrzeni kosmicznej. Korpuskularna część promieniowania składa się głównie z protonów (90% cząstek), cząstek alfa (9%), elektronów (ok 1%) i nielicznych cięższych jąder. Promieniowanie docierające bezpośrednio z przestrzeni kosmicznej nazywamy promieniowaniem kosmicznym pierwotnym. Cząstki docierające do Ziemi w wyniku reakcji promieniowania kosmicznego pierwotnego z jądrami atomów gazów atmosferycznych, to promieniowanie wtórne.
Delta-v - w astrodynamice, to wielkość skalarna, która ma wymiar prędkości określająca miarę "wysiłku" niezbędnego do wykonania manewru orbitalnego, na przykład do zmiany trajektorii lotu.

Promieniowanie

Po znalezieniu się powyżej atmosfery, znacznie zwiększa się wpływ promieniowania na pojazdy i ludzi znajdujące się na orbicie, głównie ze względu na pasy Van Allena, promieniowanie słoneczne i promieniowanie kosmiczne.

Podtrzymywanie życia

Osobny artykuł: System podtrzymywania życia.

W załogowych lotach kosmicznych system podtrzymywania życia to grupa urządzeń, która pozwala człowiekowi na przetrwanie w ciężkich warunkach przestrzeni kosmicznej. NASA często stosuje nazwę System Kontroli Środowiskowej i Podtrzymywania Życia (ang. Environmental Control and Life Support System - ECLSS) opisując te systemy w swoich misjach załogowych.

Satelita meteorologiczny jest sztucznym satelitą Ziemi wyposażonym w aparaturę do pomiarów własności fizycznych i chemicznych atmosfery i powierzchni Ziemi. Satelity meteorologiczne mogą być geostacjonarne (stacjonarne nad jednym punktem nad równikiem) lub krążyć na tzw. orbitach biegunowych. Satelity na orbicie synchronicznej ze słońcem (ang. sun-synchronous) na orbicie biegunowej przelatują nad danym punktem Ziemi o mniej więcej tej samej porze. Pierwszym satelitą ściśle meteorologicznym był TIROS 1. Dotychczas instrumenty na satelitach meteorologicznych używane były do pasywnej teledetekcji atmosfery i powierzchni ziemi. Obecnie (2006) istnieją plany wprowadzenia na orbitę instrumentów do aktywnej teledetekcji (radar i lidar) np. na satelicie Cloudsat w ramach satelitarnej sekwencji-A.
Załogowy lot kosmiczny - badanie przestrzeni kosmicznej za pomocą statków kosmicznych z ludzką załogą na pokładzie, co jest przeciwieństwem eksploracji kosmosu przy pomocy sond lub zdalnie sterowanych bezzałogowych misji kosmicznych.

System podtrzymywania życia może zapewniać powietrze, wodę i jedzenie. Musi także utrzymywać odpowiednią temperaturę, akceptowalne przez człowieka ciśnienie, a także zajmować się pozbywaniem się wydalin ciała. Może być też konieczne zapewnianie osłony przed szkodliwymi wpływami zewnętrznymi, takimi jak promieniowanie i mikrometeoryty. Komponenty systemu podtrzymywania życia są kluczowe dla życia, i są projektowane i konstruowane z zastosowaniem technik inżynierii bezpieczeństwa.

Nawigacja satelitarna – rodzaj radionawigacji wykorzystujący fale radiowe ze sztucznych satelitów w celu określania położenia punktów i poruszających się odbiorników wraz z parametrami ich ruchu w dowolnym miejscu na powierzchni Ziemi.
Astrodynamika – dział astronautyki zajmujący się ruchem i orbitami sztucznych obiektów kosmicznych (np. sztuczny satelita, sonda kosmiczna). Podwaliny pod tę dziedzinę złożyli, między innymi: Jan Kepler, Isaac Newton, Konstantin Ciołkowski.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)