svemirski letovi

ilustracija
SVEMIRSKI LETOVI, raketoplan Endeavour tijekom orbitalnoga leta uz Međunarodnu svemirsku postaju
ilustracija1ilustracija2

svemirski letovi, prijevoz ljudi ili korisnoga tereta izvan Zemljine atmosfere. Granicom atmosfere obično se smatra visina od 100 km (rjeđe 80 km) iznad Zemljine površine. Svemirski letovi s ljudskom posadom odvijaju se svemirskim brodovima ili svemirskim postajama, dok letove bez posade provode umjetni sateliti (→ sateliti, umjetni) ili međuplanetarne letjelice (→ letjelice, svemirske). U svakom slučaju, svemirski letovi započinju polijetanjem (lansiranjem) letjelice s posebno uređenoga poligona na Zemlji (→ raketodrom) ili, rjeđe, sa zrakoplova u letu. Lansiranje i kratkotrajan let u kojem letjelica postiže veliku brzinu odvija se uz pomoć raketa-nosača ili raketoplana uz golemi utrošak goriva (→ raketa; raketni pogon). Svemirski letovi najčešće se razvrstavaju na suborbitalne letove, letove u orbiti oko Zemlje (orbitalni letovi), letove prema Mjesecu i međuplanetarne letove, te međuzvjezdane letove.

Suborbitalni letovi

Suborbitalni letovi jesu oni letovi tijekom kojih letjelica doseže visinu veću od 100 km iznad Zemljine površine, ali ne postiže brzinu dovoljnu da bi se bez dodatne sile potiska nastavila kretati kružnom stazom oko Zemlje (prva → kozmička brzina). Prvi suborbitalni let izvela je njemačka raketa A4 (1942) tijekom njezina razvoja u nacističko oružje odmazde V-2 (njem. Vergeltungswaffe). Uz suborbitalne letove drugih raketa koji su slijedili, 1950-ih i 1960-ih provodili su ih i američki eksperimentalni raketni zrakoplovi X-15, a suborbitalni se letovi provode i danas radi znanstvenih mjerenja u višim slojevima atmosfere te provjere vojnih raketa. U novije doba predviđaju se komercijalni letovi na visinu od 100 km u turističke namjene, a prve je izvela letjelica SpaceShipOne.

Orbitalni letovi

Orbitalni letovi u Zemljinoj orbiti ostvaruju se kada letjelica dosegne prvu kozmičku brzinu (najmanje 7,91 km/s) izvan područja djelovanja otpora atmosferskih čestica, pa joj za nastavak leta nije potreban pogon. Prema visini na kojoj letjelica kruži oko Zemlje, razlikuju se letovi u niskoj Zemljinoj orbiti (LEO, akronim od engl. Low Earth Orbit), do 2000 km (uobičajeno 200 do 800 km), te letovi u višim orbitama, među kojima se ističe geosinkrona orbita (GEO) na visini od približno 36 000 km (→ orbita). U geosinkronu orbitu dovode se letjelice koje trebaju stalno letjeti iznad iste točke na Zemlji, dok se, s obzirom na najmanji utrošak goriva tijekom lansiranja, odnosno najveći korisni teret, najčešće provode letovi niskom orbitom. Orbitalni letovi počeli su lansiranjem prvog umjetnoga Zemljina satelita Sputnik 1 (1957). Do danas je u orbitu oko Zemlje lansirano više od 4000 umjetnih satelita najrazličitijih namjena. Do kraja 2013. je u orbitu oko Zemlje lansirano više od 6500 umjetnih satelita najrazličitijih namjena.

Prvi letovi čovjeka u svemir bili su obilježeni svladavanjem niza tehničkih problema, od usavršavanja sustava za održavanje životnih uvjeta u svemirskom brodu, do sigurna povratka na Zemlju. Prvi takav let izveo je sovjetski astronaut (kozmonaut) J. A. Gagarin (1961). Uz druge letove sovjetskih svemirskih brodova Vostok koji su slijedili, a uključivali su boravak ljudi u trajanju do 5 dana, te let prve žene V. V. Tereškove u orbiti (1963), istodobno se odvijao i američki svemirski program Mercury, u sklopu kojega je prvi američki astronaut A. B. Shepard izvršio suborbitalni let (1961), te John Glenn poletio u orbitu oko Zemlje (1962). Daljnji napredak tehnike svemirskih letova predstavljali su izlazak astronauta A. Leonova iz svemirskoga broda Voshod 2 u otvoreni svemir (1965), te letovi broda Gemini s dvočlanom posadom, tijekom kojih je bilo usavršeno manevriranje i spajanje s drugim letjelicama u okviru priprema za let ljudi na Mjesec (1965–66). Nakon šest letova brodova Vostok, te dva leta brodova Voshod, sovjetski, odn. ruski orbitalni letovi s posadom do danas se odvijaju svemirskim brodom Sojuz. Taj brod razvijen je u okviru poslije napuštenoga sovjetskog programa leta ljudi na Mjesec, a od prvoga leta bez posade 1966. do danas konstruirano je 20-ak inačica, te ostvareno 138 lansiranja (dio bez posade). Rabi se za samostalne letove astronauta u orbiti oko Zemlje te za njihov transport do orbitalnih postaja, a poslužio je i kao osnova za razvoj transportnoga broda bez posade Progres, kojim je ostvareno 114 lansiranja. U američkom programu svemirskih letova, nakon brodova Gemini slijedili su svemirski brodovi Apollo razvijeni za let ljudi na Mjesec. U letovima oko Zemlje, ti su se brodovi koristili za prijevoz posade do svemirske postaje Skylab, te u zajedničkoj američko-sovjetskoj misiji Apollo-Sojuz. Od 1981. do 2011. američki orbitalni letovi s ljudskom posadom izvodili su se raketoplanom Space Shuttle, prvim svemirskim transportnim sustavom za višestruko korištenje, projektiranim radi smanjenja troškova prijevoza ljudi i satelita do Zemljine orbite. Uz njega se vežu mnogi uspjesi američkih svemirskih istraživanja, ali osnovne ciljeve ipak nije uspio ostvariti; zbog nesreća dviju od tih letjelica (1986. i 2003) koje su rezultirale smrću 14 članova posade odlučeno je da se sustav povuće iz upotrebe 2011. Na osnovi pojedinih tehničkih rješenja broda Sojuz, razvijen je kineski svemirski brod Shenzhou, koji je ostvario prvi orbitalni let s jednim članom posade, astronautom Yangom Liweijem 2003., te se Kina tako svrstala među tri zemlje svijeta koje mogu poslati čovjeka u Zemljinu orbitu. Među orbitalne svemirske letove s ljudskom posadom ubrajaju se i letovi tijekom kojih astronauti borave u svemirskoj postaji. Takve su bile sovjetske svemirske postaje Saljut i ruska postaja Mir, američki Skylab, te Međunarodna svemirska postaja koju zajednički gradi više zemalja.

Svemirski letovi prema Mjesecu

Svemirski letovi prema Mjesecu srodni su međuplanetarnim letovima, jer se letjelica mora osloboditi Zemljina gravitacijskoga polja i postići drugu kozmičku brzinu (11,15 km/s). Među njima su najjednostavniji bili letovi prve generacije automatskih letjelica koje su tek prolijetale pokraj Mjeseca ili se obrušile na njega. Prvi takav let izvršila je sovjetska letjelica Luna 1 (1959), koja je, promašivši Mjesec, postala prva međuplanetarna letjelica. Iste su godine slijedile Luna 2 i 3, a nešto poslije (1964–65) i američke letjelice Ranger. Složeniji su bili letovi druge generacije letjelica koje su izvele meko spuštanje (slijetanje) na Mjesečevu površinu (sovjetska Luna 9 i 13, američki Surveyor), odnosno ulazak u Mjesečevu orbitu (Luna 10, 11, 12, američke letjelice Lunar Orbiter). Posebno je bila uspješna treća generacija sovjetskih automatskih letjelica koje su na površinu spustile pokretne laboratorije, koji su obavili višemjesečna ispitivanja (Lunohod 1 i 2), odnosno vratili uzorke Mjesečeva tla na Zemlju (Luna 16, 20, 24).

Dakako, najsloženiji su letovi na Mjesec oni s ljudskom posadom, a ostvareni su u okviru američkog programa Apollo, koji se smatra jednim od tehnički najsloženijih pothvata čovječanstva. Raketom Saturn V prema Mjesecu je bio lansiran svemirski brod Apollo, koji se sastojao od zapovjednoga modula, servisnoga modula, te Mjesečeve letjelice (Mjesečev modul). U zapovjednom je modulu tijekom lansiranja, leta te slijetanja na Zemlju bila smještena tročlana posada. Po dolasku u blizinu Mjeseca, motori servisnoga modula smanjili bi brzinu svemirskoga broda kako bi ušao u Mjesečevu orbitu. Dvostupanjski Mjesečev modul s dva člana posade sletio bi na Mjesec, a nakon završena istraživanja astronauti bi uzletjeli u gornjem stupnju koji bi se spojio sa zapovjednim modulom u kojem se nalazio treći astronaut. Tada bi motor servisnoga modula ponovno ubrzao svemirski brod prema Zemlji. Nakon aerodinamičkoga kočenja u atmosferi, na morsku se površinu, dodatno usporen padobranom, spuštao samo zapovjedni modul. Prvi let oko Mjeseca izvela je posada Apolla 8 (1968), prvo spuštanje na Mjesec astronauti iz Apolla 11 (1969), a program je završio 1972. posljednjim od ukupno šest slijetanja na Mjesec. Istraživanja u posljednje tri ekspedicije pokrila su znatno šire područje Mjesečeve površine, jer su astronauti za prijevoz rabili Mjesečevo vozilo.

Međuplanetarni letovi

Međuplanetarni letovi, letovi u kojima se letjelica upućuje do planeta, njihovih satelita, asteroida, kometa Sunčeva sustava ili do samoga Sunca; oni podrazumijevaju postizanje druge kozmičke brzine. Provode ih automatske međuplanetarne letjelice, najčešće stazama minimalnog utroška energije (tzv. Hohmanove staze), pa su ti letovi dugotrajni. Zato se, kada je to moguće, pri letovima prema vanjskim planetima koristi gravitacijsko polje Jupitera radi promjene vektora brzine, što znatno skraćuje vrijeme leta. Slične gravitacijske asistencije (tzv. gravitacijska praćka) rabe se i za letove prema kometima, asteroidima ili Merkuru. Početno upućivanje letjelice stazom prema cilju izvodi se uz pomoć raketnoga motora, a u najnovije doba i ionskog motora s vrlo visokim specifičnim potiskom, koji radi gotovo tijekom cijeloga leta pa omogućuje posebne staze. Međuplanetarni letovi mogu biti preleti pored planeta, mogu uključivati ulazak u orbitu, slijetanje na samu površinu ili ispuštanje balona u atmosferu planeta. Do sada su letjelice proletjele pokraj svih planeta (prvi prolet Marsa izvela je američka letjelica Mariner 4, 1964), sletjele na Veneru (sovjetska Venera 7, 1970), Mars (sovjetski Mars 3, 1971), Saturnov mjesec Titan (europski Huygens, 2005) te asteroid Itokawa (japanska Hayabusa, 2005). Baloni su ispušteni u atmosferu Venere (Vega 1, 1985), Marsom voze istraživački roboti (Sojourner, 1997), a automatske letjelice ušle su u orbitu oko Venere, Marsa, Jupitera i Saturna.

U pripremi su i prvi međuplanetarni letovi svemirskih brodova s ljudskom posadom. Tijekom tih letova, koji bi trajali najmanje četiri mjeseca do Venere ili sedam mjeseci do Marsa, članovi posada bi uz psihičko opterećenje zbog duga boravka u skučenom prostoru bili izloženi i gubitku mišićne mase i kalcija u kostima te opasnosti od kozmičkoga zračenja.

Međuzvjezdani letovi

Međuzvjezdani letovi pretpostavljaju napuštanje Sunčeva sustava, za što je potrebno da se letjelica oslobodi Sunčeve gravitacije, odnosno da postigne treću kozmičku brzinu (16,7 km/s). Tu su brzinu do sada postigle četiri automatske letjelice (američki Pioneer 10 i 11, Voyager 1 i 2) i nalaze se na stazama koje ih vode izvan Sunčeva sustava. Najdalja od njih, Voyager 2, nalazi se na udaljenosti većoj od 90 astronomskih jedinica, te se približava granici utjecaja Sunčeva vjetra na međuzvjezdani prostor. Međutim, ne postoji mogućnost da ta letjelica napusti našu galaktiku i ostvari međugalaktički let, jer bi joj za to bila potrebna četvrta kozmička brzina (više od 100 km/s).

svemirski letovi. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 13.12.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=58986>.