Trạm vũ trụ là gì: Định nghĩa, lịch sử và danh sách toàn bộ trạm không gian trên thế giới

Trạm vũ trụ là gì?

Trạm vũ trụ, còn được gọi là trạm quỹ đạo hoặc trạm không gian, là tàu vũ trụ có khả năng hỗ trợ phi hành đoàn, được thiết kế để ở được trong không gian (phổ biến nhất là vệ tinh nhân tạo trên quỹ đạo Trái đất tầm thấp) trong thời gian dài và cho tàu vũ trụ khác cập cảng. Một trạm không gian được phân biệt với các tàu vũ trụ khác được sử dụng cho các chuyến bay vũ trụ của con người do thiếu hệ thống đẩy hoặc hạ cánh chính thức.

Thay vào đó, các phương tiện khác vận chuyển người và hàng hóa đến và đi từ Trạm vũ trụ. Kể từ năm 2018, một trạm vũ trụ có hoạt động đầy đủ nằm trong quỹ đạo Trái đất: Trạm vũ trụ quốc tế (hoạt động và có người ở vĩnh viễn). Nhiều thành phần khác của các trạm không gian trong tương lai, như thang máy không gian của Nhật Bản và các mô-đun bơm hơi của Hoa Kỳ, cũng đang được thử nghiệm trên quỹ đạo.

Các trạm trước đó bao gồm Almaz và Salyut, Skylab, Mir và Tiangong-1 và Tiangong-2. Trung Quốc, Nga, Hoa Kỳ, cũng như một vài công ty tư nhân đều đang lên kế hoạch cho các trạm khác trong những thập kỷ tới.

Các trạm vũ trụ ngày nay là nền tảng cho việc nghiên cứu, được sử dụng để nghiên cứu tác động của các chuyến bay vũ trụ dài hạn lên cơ thể con người cũng như cung cấp nền tảng cho số lượng và thời gian nghiên cứu khoa học lớn hơn so với các phương tiện vũ trụ khác. Mỗi thành viên phi hành đoàn ở lại trạm vũ trụ trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng, nhưng hiếm khi hơn một năm. Kể từ chuyến bay xấu số của Soyuz 11 đến Salyut 1, tất cả các hồ sơ về thời gian bay của con người đã được thiết lập trên các trạm vũ trụ.

Kỷ lục thời gian cho một chuyến bay vũ trụ là 437,7 ngày, được thiết lập bởi Valeriy Polyakov trên tàu Mir từ năm 1994 đến 1995. Tính đến năm 2016, bốn phi hành gia đã hoàn thành các nhiệm vụ trong hơn một năm, tất cả trên tàu Mir. Trạm vũ trụ cũng đã được sử dụng cho cả mục đích quân sự và dân sự. Trạm vũ trụ sử dụng vào mục đích quân sự cuối cùng là Salyut 5, được sử dụng bởi chương trình Almaz của Liên Xô vào năm 1976 và 1977.

Lịch sử

Khái niệm ban đầu

Trạm vũ trụ là gì: Định nghĩa, lịch sử và danh sách toàn bộ trạm không gian trên thế giới

Các trạm vũ trụ đã được coi là xuất hiện ít nhất là từ đầu năm 1869 khi Edward Everett Hale viết “The Brick Moon”. Người đầu tiên cân nhắc nghiêm túc đến các trạm không gian là Konstantin Tsiolkovsky vào đầu thế kỷ 20 và Hermann Oberth khoảng hai thập kỷ sau. Năm 1929, “Vấn đề du hành không gian” (The Problem of Space Travel) của Herman Potočnik đã được xuất bản, người đầu tiên hình dung trạm vũ trụ dùng “bánh xe quay” để tạo ra trọng lực nhân tạo.

Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, các nhà khoa học Đức đã nghiên cứu khái niệm lý thuyết về vũ khí quỹ đạo dựa trên trạm vũ trụ. Theo đuổi ý tưởng của Oberth về vũ khí dựa trên không gian, cái gọi là “súng Mặt trời” là khái niệm về một trạm không gian quay quanh Trái đất ở độ cao 8.200 km (5.100 dặm), với vũ khí sử dụng năng lượng của Mặt trời.

Năm 1951, trong Tuần báo của Collier, Wernher von Braun đã xuất bản thiết kế của mình cho một trạm không gian “bánh xe quay”, trong đó tham chiếu ý tưởng của Potočnik – tuy nhiên những khái niệm này sẽ không bao giờ rời khỏi giai đoạn ý tưởng cổ trong thế kỷ 20. Trong cùng giai đoạn Braun theo đuổi chương trình của Potočnik, văn phòng thiết kế của Liên Xô – chủ yếu là Vladimir Chelomey (một nhà khoa học) OKB-52 – đã theo đuổi ý tưởng của chương trình Tsiolkovsky cho các trạm không gian. Công việc của OKB-52 sau đó mở ra chương trình Almaz tiến đến đến trạm vũ trụ đầu tiên: Salyut 1. Phần cứng được phát triển đặt nền tảng cho các trạm vũ trụ Salyut và Mir, thậm chí ngày nay là một phần đáng kể của trạm vũ trụ ISS.

Salyut, Almaz và Skylab (1971 – 1986)

Trạm vũ trụ đầu tiên là Salyut 1, được Liên Xô phóng vào ngày 19/4/1971. Giống như tất cả các trạm vũ trụ ban đầu, nó mang tính “nguyên khối”, dự định được xây dựng và phóng thành một mảnh, và sau đó có một phi hành đoàn theo sau. Do đó, các trạm nguyên khối thường chứa tất cả các vật tư và thiết bị thí nghiệm của chúng khi được phóng, và được coi là “hết hạn” khi bị bỏ rơi, là lúc chúng được sử dụng hết.

Các trạm trước đây của Liên Xô đều được chỉ định là “Salyut”, nhưng trong số này có hai loại khác nhau: dân sự và quân sự. Các trạm quân sự, Salyut 2, Salyut 3 và Salyut 5, còn được gọi là các trạm Almaz. Các trạm dân sự Salyut 6 và Salyut 7 được xây dựng với hai cổng nối, cho phép phi hành đoàn thứ hai ghé thăm, mang theo một tàu vũ trụ mới; tàu Soyuz ở lại trạm trong 90 ngày, sau đó sẽ được thay thế bởi một tàu vũ trụ Soyuz mới. Điều này như mang ý nghĩa cho việc thay ca của các phi hành gia.

Skylab cũng được trang bị hai cổng kết nối, giống như các trạm thế hệ thứ hai, nhưng cổng phụ không bao giờ được sử dụng. Sự hiện diện của một cảng thứ hai trên các trạm mới cho phép các phương tiện cung cấp “Tiến trình được cập cảng”, có nghĩa là nguồn cung cấp có thể được mang đến để hỗ trợ các nhiệm vụ dài hạn. Khái niệm này đã được mở rộng trên Salyut 7, “neo cứng” với một kéo TKS ngay trước khi nó bị bỏ rơi, để rời khỏi trạm; điều này là một ví dụ về việc sử dụng các trạm không gian mô-đun. Salyuts sau này có thể được coi là một sự chuyển tiếp hợp lý giữa hai tàu, phi hành đoàn.

Mir (1986–2001)

Không giống như các trạm trước, trạm vũ trụ Mir của Liên Xô có thiết kế kiểu mô-đun; một phần đơn vị cốt lõi đã được đưa ra và các mô-đun bổ sung, thường có vai trò cụ thể, sau đó đã được thêm vào. Phương pháp này cho phép linh hoạt hơn trong hoạt động, cũng như giúp cho trạm không cần một bộ phóng quá lớn. Các trạm mô-đun cũng được thiết kế ngay từ đầu để có nguồn cung cấp bởi bên hậu cần, cho phép kéo dài tuổi thọ hơn với điều kiện là phải bảo trì thường xuyên. Các mô-đun trong tương lai vẫn dựa trên thiết kế ban đầu và các khả năng mới

ISS (1998 đến bây giờ)

Mô-đun đầu tiên của Trạm vũ trụ quốc tế, Zarya, được ra mắt vào năm 1998. ISS được chia thành hai phần chính, Phân đoạn quỹ đạo Nga (ROS) và Phân khúc quỹ đạo Hoa Kỳ (USOS). Các mô-đun USOS đã được đưa lên trạm bằng Tàu con thoi và được các phi hành đoàn gắn vào ISS bằng tay trong gia đoạn Evas (khi mà phi hành gia bước ra ngoài không gian). Các kết nối được thực hiện thủ công cho năng lượng điện, dữ liệu, động cơ đẩy và chất lỏng làm mát. Điều này dẫn đến có ít nhất một mảnh được thiết kế không để tháo gỡ.

Các mô-đun của Phân khu quỹ đạo Nga có thể phóng, bay và tự neo mà không cần sự can thiệp của con người bằng tên lửa Proton. Các kết nối được tự động thực hiện cho năng lượng, dữ liệu và chất lỏng đẩy và khí. Cách tiếp cận của Nga theo giả thuyết sẽ cho phép lắp ráp các trạm vũ trụ quay quanh các hành tinh khác để chuẩn bị cho các nhiệm vụ của con người.

Các trạm không gian mô-đun hoặc “thế hệ thứ hai” của Nga khác với các trạm đơn khối “nguyên khối” bằng cách cho phép cấu hình lại trạm phù hợp với nhu cầu thay đổi. Theo một báo cáo năm 2009, RKK Energia đã cân nhắc loại bỏ một số mô-đun của ROS khi kết thúc nhiệm vụ để ISS sử dụng lại chúng như một phần của một trạm mới, được gọi là Tổ hợp thí nghiệm và thử nghiệm quỹ đạo. Tuy nhiên, vào tháng 9/2017, người đứng đầu Roscosmos nói rằng tính khả thi về mặt kỹ thuật của việc tách trạm để hình thành OPSEK đã được nghiên cứu và hiện không thể có kế hoạch tách phân khúc Nga khỏi ISS.

Tiangong (2011 đến bây giờ)

Phòng thí nghiệm không gian đầu tiên của Trung Quốc, Tiangong-1 đã được đưa vào hoạt động vào tháng 9/2011. Thần Châu 8 không người lại đã tự thực hiện thành công một lần hẹn tự động và lắp ghép vào tháng 1/2011. Tàu Thần Châu 9 đã cập cảng cùng với Tiangong-1 vào tháng 6/2012, phi thuyền Thần Châu 10 vào năm 2013. Tiangong-2 đã được ra mắt vào tháng 9/2016; một Tiangong-3 theo kế hoạch sẽ được hợp nhất với Tiangong-2 và do đó không ai được đặt hàng nó.

Vào tháng 5/2017, Trung Quốc đã thông báo cho Văn phòng Liên Hiệp Quốc về các vấn đề ngoài vũ trụ rằng độ cao của Tiangong-1 đang phân rã và nó sẽ sớm quay về bầu khí quyển và tan vỡ. Cuộc trở lại được dự kiến xảy ra vào cuối tháng 3 hoặc đầu tháng 4 năm 2018. Theo Văn phòng Kỹ thuật Vũ trụ có Người lái Trung Quốc, Tiangong-1 đã quay trở lại Nam Thái Bình Dương, phía tây bắc Tahiti, vào ngày 2/4/2018 lúc 00:15 UTC.

Năm 2019 chứng kiến sự khởi đầu của một giai đoạn phát triển mới, khi cả hai phòng thí nghiệm không gian một lần đi xuống và ra khỏi quỹ đạo, và thành tích của giai đoạn tới là khởi động được một modun lớn hơn.

Môi trường sống

Trạm vũ trụ là gì: Định nghĩa, lịch sử và danh sách toàn bộ trạm không gian trên thế giới

Môi trường trạm vũ trụ đặt ra nhiều thách thức đối với khả năng sinh sống của con người, bao gồm các vấn đề ngắn hạn như nguồn cung cấp không khí, nước và thực phẩm hạn chế và nhu cầu quản lý nhiệt thải, và các vấn đề dài hạn như không trọng lượng và mức độ tương đối cao bức xạ ion hóa. Những điều kiện này có thể tạo ra các vấn đề sức khỏe lâu dài cho người ở trên trạm vũ trụ, bao gồm teo cơ, suy yếu xương, rối loạn thăng bằng, rối loạn thị lực và tăng nguy cơ ung thư.

Môi trường sống trong không gian trong tương lai có thể cố gắng giải quyết các vấn đề này và sẽ được thiết kế để kéo dài thời gian ở đó hơn bây giờ. Các giải pháp khả thi bao gồm tạo ra trọng lực nhân tạo bằng cấu trúc xoay, bao gồm che chắn bức xạ và phát triển hệ sinh thái nông nghiệp tại chỗ. Một số thiết kế thậm chí có thể chứa số lượng lớn người, về cơ bản trở thành “thành phố trong không gian” nơi mọi người sẽ cư trú bán vĩnh viễn. Cho đến nay, không có trạm vũ trụ nào phù hợp cho việc cư trú lâu dài của con người đã được xây dựng, vì chi phí khởi động hiện tại cho ngay cả một trạm nhỏ cũng đã không khả thi về mặt kinh tế hay chính trị.

Câu trúc

Trạm vũ trụ là một hệ thống phức tạp với nhiều hệ thống con có liên quan với nhau, bao gồm cấu trúc, năng lượng điện, điều khiển nhiệt, xác định và kiểm soát thái độ, điều hướng quỹ đạo và động cơ, tự động hóa và robot, điện toán và truyền thông, hỗ trợ môi trường và cuộc sống của phi hành đoàn và phi hành đoàn và vận chuyển hàng hoá.

Vi sinh vật môi trường

Mặc dù có một loạt các phương pháp tiếp cận phân tử để phát hiện vi sinh vật, các phương tiện hàng đầu hiện nay vẫn khó nắm bắt được chúng. Khuôn mẫu phát triển cho các trạm vũ trụ có thể tạo ra axit làm suy giảm kim loại, thủy tinh và cao su ở ngay trên tàu.

Danh sách các trạm vũ trụ

Ngày tháng đề cập đến các giai đoạn khi các trạm được cư trú bởi các phi hành đoàn.

  • Trạm vũ trụ Salyut (Liên Xô): 1971 – 1986
  • Salyut 1: 1971, 1 phi hành đoàn và 1 lần cập trạm không thành công
  • DOS-2: 1972, khởi động thất bại
  • Salyut 2 / Almaz: 1973, thất bại ngay sau khi ra mắt
  • Kosmos 557: 1973, nhập trạm lại mười một ngày sau khi ra mắt
  • Salyut 3 / Almaz: 1974, 1 phi hành đoàn và 1 lần thất bại
  • Salyut 4: 1975, 2 phi hành đoàn và 1 phi hành đoàn theo kế hoạch, đã không đến được quỹ đạo
  • Salyut 5 / Almaz: 1976 Đội1977, 2 phi hành đoàn và 1 lần nhập trạm không thành công
  • Salyut 6: 1977 – 1981, 16 phi hành đoàn (5 dài hạn, 11 ngắn hạn) và 1 lần nhập trạm không thành công
  • Salyut 7: 1982 – 1986, 10 phi hành đoàn (6 dài hạn, 4 ngắn hạn) và 1 lần nhập trạm không thành công
  • Skylab (Mỹ): 1973 – 191979, 3 phi hành gia
  • Mir / (Liên Xô / Nga): 198610002000, 28 phi hành đoàn dài hạn
  • Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) (Nga, Hoa Kỳ, Cơ quan vũ trụ châu  u, Nhật Bản và Canada): từ 2000 liên tục đến giờ, 54 phi hành đoàn thám hiểm (tính đến tháng 12/018)
  • Chương trình Tiangong (Trung Quốc): 2011 liên tục đến giờ
  • Tiangong-1: 2011 –  2015, 2018, 2 đội
  • Tiangong-2: 2016 – 2015- 2019, 1 phi hành gia, 1 tàu tiếp tế không người lái

Dự án bị hủy

Dự án Phòng thí nghiệm quỹ đạo có người lái của Không quân Hoa Kỳ (MOL) là sử dụng các yếu tố của nghề thủ công Gemini hiện có. Điều này là bất thường khi là một dự án quân sự rõ ràng, trái ngược với chương trình Almaz của Liên Xô, vốn được đan xen chặt chẽ và được che giấu bởi chương trình Salyut đương thời. Nó đã bị hủy bỏ vào năm 1969, khoảng một năm trước chuyến bay thử nghiệm đầu tiên theo kế hoạch.

Một đơn vị Skylab thứ hai (Skylab B) đã được sản xuất, như một phần dự phòng; do chi phí cao cho việc cung cấp các phương tiện phóng và mong muốn của NASA ngừng hoạt động của Skylab B và Apollo để chuẩn bị cho Tàu con thoi đi vào hoạt động, và Skylab B không bao giờ được cất cánh sau đó. Thân tàu hiện đang ở trong Bảo tàng Hàng không và Không gian Quốc gia, ở Washington DC.

Một số chuyến bay bổ sung của Salyut đã được công bố nhưng sau đó cũng bị hủy bỏ. Chương trình Tự do của Trạm Vũ trụ Hoa Kỳ, mặc dù đã được phát triển trong mười năm, nhưng không bao giờ được phát động, thay vào đó phát triển thành Trạm Vũ trụ Quốc tế.

Trạm Mir-2 của Liên Xô / Nga, đã không bao giờ được xây dựng, có một số yếu tố đã được tích hợp vào Trạm vũ trụ quốc tế. Cơ sở không gian công nghiệp là một trạm được đề xuất vào những năm 1980 được tài trợ bởi tư nhân. Dự án đã bị hủy bỏ khi công ty chủ đầu tư, Space Industries Incorporated, không thể đảm bảo dù có tài trợ từ chính phủ Hoa Kỳ.

Dự án Columbus ở châu  u đã lên kế hoạch tạo ra một trạm không gian nhỏ được phục vụ bởi tàu con thoi Hermes. Nó sau đó phát triển thành mô-đun ISS Columbus. Excalibur Almaz, một công ty có trụ sở tại Isle of Man, đang phát triển một phương tiện không gian có thể tái sử dụng và một trạm không gian dựa trên công nghệ “Almaz” cũ của Liên Xô để bay vào đầu những năm 2010. Vào tháng 3/2016, các kế hoạch đã được công bố để chuyển đổi thiết bị thành một triển lãm giáo dục, do thiếu vốn.

Dự án đã lên kế hoạch

Trung Quốc có kế hoạch thành lập trạm vũ trụ cố định đầu tiên, tạm gọi là trạm vũ trụ mô-đun lớn của Trung Quốc, để tiếp nhận phi hành đoàn vào năm 2022, với việc xây dựng hiện đang được lên kế hoạch bắt đầu vào năm 2019. Vào tháng 4 năm 2008, Tập đoàn Nhà nước Roscosmos đã đề xuất xây dựng Tổ hợp thí nghiệm và lắp ráp thí điểm quỹ đạo (OPSEK), một trạm không gian sẽ đóng vai trò là sân lắp ráp quỹ đạo cho tàu vũ trụ nặng để phóng trực tiếp từ Trái đất.

Nó sẽ không bắt đầu xây dựng hoặc hoàn thành cho đến khi Trạm vũ trụ quốc tế ngừng hoạt động. Kế hoạch này đã được Anatoly Perminov mô tả cho các đối tác ISS vào ngày 17/6/2009. Công ty Bigelow Aerospace của Mỹ đang phát triển Trạm vũ trụ thương mại Bigelow, một tổ hợp quỹ đạo tư nhân. Bigelow đề xuất xây dựng trạm vũ trụ bằng cách sử dụng mô-đun tàu vũ trụ có thể mở rộng B330, cũng như các mô-đun khác. Vào ngày 8/4/2016, Mô-đun hoạt động mở rộng Bigelow quy mô nhỏ hơn đã được đưa lên Trạm vũ trụ quốc tế để thử nghiệm công nghệ môi trường sống có thể mở rộng tại chỗ.

Tập đoàn công nghệ Nga, quỹ đạo công nghệ sẽ đưa một trạm không gian tư nhân phục vụ như một khách sạn cho khách du lịch vũ trụ. Vào tháng 12/2011, Boeing đã đề xuất một Nền tảng Cổng thăm dò sẽ được xây dựng tại ISS và được di chuyển qua tàu kéo không gian đến điểm Lagrange Mặt trăng (EML-1 hoặc 2). Mục đích của nền tảng này sẽ là phục vụ như một kho chứa nhiên liệu và hỗ trợ các nhiệm vụ hạ cánh trên Mặt trăng với một tàu đổ bộ Mặt trăng có thể tái sử dụng sau hai chuyến bay SLS đầu tiên.

Ấn Độ có kế hoạch nâng cấp phương tiện quỹ đạo ISRO của mình để thực hiện lắp ghép sau chương trình phi hành gia của Ấn Độ theo kế hoạch vào năm 2021. Bắt đầu từ năm 2015, NASA đang phát triển Môi trường sống Không gian Sâu thẳm (DSH) theo Công nghệ Không gian Tiếp theo cho Quan hệ Đối tác Thám hiểm (NextSTEP) cho các tàu vũ trụ và phương tiện vận chuyển ngoài Trái đất (BEO).

NanoRacks, sau khi hoàn tất hợp đồng với NASA và giành giải thưởng NextSTEPs. Giai đoạn II, hiện đang phát triển trạm Independence -1 (trước đây gọi là Ixion), sẽ biến các tên lửa thành khu vực sinh sống có thể ở được để thử nghiệm trong không gian. Năm 2018, NanoRacks tuyên bố rằng Ixion hiện là Independence – 1, là ‘tiền đồn’ đầu tiên trong Chương trình Tiền đồn Không gian của NanoRacks.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker