Sådan fungerede Gemini-rumfartøjet

Gemini-projektet omfattede 12 flyvninger, hvoraf to var ubemandede. NASA havde til hensigt at disse flyvninger skulle teste virkningerne af langvarig rumrejse på mennesker. Rumvandringer blev en vigtig del af flere Gemini-missioner, så NASA brugte meget tid og kræfter på at forbedre designet af rumdragter. Tidligere versioner af dragterne var kun ment som nødhjælpssystemer. Som sådan var de ikke særlig fleksible eller komfortable.

Alle astronauterne i Gemini-programmet vendte sikkert tilbage til Jorden. Gemini-missionerne omfattede:

• Gemini I og II, de to ubemandede missioner, som testede rumfartøjets systemer og kompatibilitet med Titan II løftefartøjet
• Tvilling III med den to-mands besætning af Virgil "Gus" Grissom og John Young. Grissom gav rumfartøjet tilnavnet "Molly Brown". Det var det eneste rumfartøj i projektet, der fik et kaldenavn. Young ydede også et unikt bidrag. Han smuglede smuglergods ombord på rumfartøjet:en corned beef-sandwich, som han returnerede til en lomme i sin rumdragt, da han indså, at der kunne komme krummer ind i instrumentpanelerne.
• Gemini IV oplevede den første amerikanske ekstravehikulære aktivitet (EVA), også kendt som en rumvandring. Edward White tog en 22-minutters spadseretur i rummet under missionen.
• Gemini V var den første Gemini-flyvning, der brugte brændselsceller som en strømkilde. Tidligere rumfartøjer var afhængige af batteristrøm.
• Gemini VI havde den mærkelige udmærkelse at lancere ude af drift. Det skyldes, at det ubemandede køretøj, som Gemini VI skulle have lagt til kaj, eksploderede under opsendelsen. NASA besluttede at udsætte Gemini VI-lanceringen. De lancerede Gemini VII efter planen og lancerede derefter Gemini VI dage senere for at mødes med den. De to rumfartøjer mødtes og fløj i formation i flere timer.
• Gemini VIII sluttede tidligt på grund af en defekt thruster, der fik rumfartøjet til at rotere én gang i sekundet.
• Gemini IX skulle lægge til med et ubemandet fartøj, men en forhindring i målfartøjets dockingsmekanisme forhindrede manøvren.
• Gemini X havde to vellykkede dokningsforsøg med to forskellige ubemandede fartøjer, hvilket beviste, at køretøjer kunne dokke sammen i rummet.
• Gemini XI fløj i en højere bane end noget tidligere bemandet rumfartøj og stolede også helt på computervejledning under genindsejling.
• Gemini XII, den sidste mission i programmet, inkluderede de længste rumvandringer i programmet. Edwin "Buzz" Aldrin akkumulerede mere end fem timer i rummet over tre rumvandringer.

Hvordan var løfteraketten til Gemini-projektet? Find ud af det på næste side.

Brændstof vejer meget. NASA stod over for et hårdt problem med Project Apollo:Hvis hele turen til månens overflade og tilbage brugte et enkelt rumfartøj, ville det skulle bære en masse brændstof. Det betød, at det køretøj (en raket), der blev brugt til at opsende Apollo-rumfartøjet i kredsløb, skulle være meget kraftfuldt. På det tidspunkt fastslog NASA-ingeniører, at strømkravene til at opsende et så tungt køretøj var for store til nogen af ​​de raketter, de havde. Deres løsning var at skabe rumfartøjer, der kunne docke med andre køretøjer. Først overvejede ingeniørerne at opsende en ubemandet container fyldt med brændstof, som et rumfartøj kunne lægge til, mens det var i kredsløb. Senere besluttede NASA at opdele Apollo-rumfartøjet i moduler, herunder et månemodul (LM), der kunne bære sit eget brændstof. På den måde kommando- og servicemodulet (CSM) behøver kun at bære det nødvendige brændstof for at vende tilbage til Jorden. Et af missionsmålene for Project Gemini var at teste muligheden for at docke et rumfartøj med en anden struktur for at sikre, at denne plan for Apollo var en god idé.

Titan Launch Vehicle

Under Project Mercury stolede NASA på to forskellige løfteraketter:en Redstone løfteraket til suborbitale flyvninger og et atlas køretøj til orbitale. Fordi Gemini-kapslen var større og tungere end Mercury-kapslen, var NASA nødt til at finde en mere kraftfuld løfteraket.

Efter at have overvejet flere kandidater besluttede NASA at bruge et modificeret interkontinentalt ballistisk missil (ICBM ) lavet af Martin Marietta (vi kender virksomheden som Lockheed Martin i dag). Det blev kaldt Titan II ICBM .

Titan II og Gemini-kapslen var tilsammen 108 fod høj (33 meter). Titan II brugte Aerozine-50 , en 50-50 blanding af hydrazin og usymmetrisk-dimethylhydrazin, som brændstof. Til et oxidationsmiddel (et middel, der tillader brændstof at brænde), den brugte nitrogentetroxid . Oxidationsmidlet og hydrazinet er hypergoliske midler, hvilket betyder, at når du blander de to sammen, så antændes de.

Titan II havde to sektioner eller stadier , der adskilte på et bestemt tidspunkt i lanceringen. Den første etape var Titan 2-1, og den anden var Titan 2-2. Titan 2-1 indeholdt to Aerojet LR-87-7 raketmotorer og producerede 430.000 pund (1.913.500 newton) tryk. Titan 2-2 havde en Aerojet LR-91-7 raketmotor. Det kunne give op til 100.000 pund (445.000 newton) tryk.

Lige før opsendelsen ville NASA kombinere brændstoffet og oxidationsmidlet i den første fase af Titan II løfteraket. Efter blanding antændtes brændstoffet, og køretøjet og Gemini-kapslen raket op i atmosfæren. Efter omkring to et halvt minut ville Titan 2-1 lukke ned, efter at have forbrugt brændstof. På det tidspunkt ville Titan 2-2-motoren gå i gang, og den første fase ville adskilles fra resten af ​​køretøjet og kaste sig ud i havet. Da Gemini-kapslen først var i kredsløb, kastede den anden fase ud.

NASA modificerede Titan II omfattende til at fungere som løfteraket. Ingeniører tilføjede et fejldetektionssystem, der advarede besætningen, hvis noget gik galt før eller under en opsendelse. De forstærkede også rakettens elektriske og hydrauliske systemer, hvilket gav backup i tilfælde af, at de primære systemer svigtede. Andre ændringer omfattede tilføjelse af overvågningsenheder, så NASA kunne spore rakettens flyvning under opsendelsen.

Selvom Titan II ikke var designet til at vende tilbage til Jorden, forblev den nyttig, selv efter at den brugte alt sit brændstof. Det skyldes, at astronauterne øvede sig i at flyve i formation med den brugte Titan 2-2-fase, hvilket gav dem værdifuld erfaring med at styre Gemini-kapslen i rummet.

Så hvad fik Gemini-kapslen til at krydse? Fortsæt med at læse for at finde ud af det.

Orange Er du glad for at du brugte nitrogentetroxid?

Hvis du ser videoer af Gemini-opsendelserne, vil du bemærke, at raketten producerer en orange damp, når den antændes. Det er fordi NASA brugte nitrogentetroxid som oxidationsmiddel. Nitrogentetroxid er klart ved køligere temperaturer, men når det opvarmes til 59 grader Fahrenheit (15 grader Celsius), bliver det orange. Når det kommer i kontakt med luften, afgiver det orange dampe. Selvom det er interessant at se på, vil du ikke have noget på dig. Nitrogentetroxid er ætsende , hvilket betyder, at det kan forårsage kemiske forbrændinger.

Gemini-kapslen

Mercury-kapslen kunne kun rumme én astronaut, så NASA var nødt til at designe et større rumfartøj for at kunne sende en to-mands besætning op i rummet. Det baserede meget af kapslernes design fra Mercury-rumfartøjet, men fordoblede ikke størrelsen. I stedet øgede NASA-ingeniører det indre rum med omkring 50 procent. Det gjorde tingene lidt trange for astronauterne, der sad indenfor. Desuden kunne astronauterne ikke rejse sig og bevæge sig rundt i kapslen – de var begrænset til deres pladser.

Kapslen var formet som en kegle og var 18,6 fod (5,67 meter) høj. Ved bunden var kapslens diameter 10 fod (3,05 meter) bred. Den vejede hele 8.490 pund (3.851 kg).

Den eneste undtagelse fra denne situation var, da en astronaut gik på rumvandring. På det tidspunkt satte begge astronauter deres rumdragter under tryk. Man ville åbne lugen over sin stol for at forlade køretøjet (i modsætning til Mercury-kapslen havde Gemini-rumfartøjet to luger). Når han først var udenfor kapslen, kunne han strække sine ben, mens hans besætningskammerat blev inde i fartøjet for at styre skibet.

NASA var nødt til at gøre mere end blot at lave en større version af Mercury-kapslen. Mercurys manøvredygtighed i rummet var ekstremt begrænset, mens Gemini skulle være i stand til at lægge til med et andet køretøj. Til det formål byggede og installerede ingeniører en retrograd sektion indeholdende otte thrustere (små raketmotorer). Denne sektion fastgjort til bunden af ​​Gemini-kapslen. Udover at huse thrusterne, indeholdt denne sektion også en tank med drikkevand, en ilttank, et kølevæskepumpesystem, brændstoftanke, et elektrisk kraftsystem og et kommunikationssystem. Den retrograde sektion forblev med Gemini-rumfartøjet, indtil det kom ind igen, hvorefter rumfartøjet kastede sektionen ud i rummet.

Før Gemini V brugte Gemini-rumfartøjet batterier til at levere elektrisk strøm. Gemini V var det første rumfartøj, der brugte brændselsceller at generere strøm. Brændselsceller bruger brint og ilt til at generere elektricitet. En af fordelene ved brændselscellesystemet er, at biproduktet ved at generere elektricitet er vand. Senere, på Apollo-rumfartøjet, ville NASA skabe et system, der kunne genvinde vand genereret af brændselscellerne og bruge det som drikkevand.

Inde i kapslen bestod astronauternes udsigt af to vinduer og flere displays og kontrolpaneler. Rumfartøjets computer analyserede data indsamlet fra forskellige sensorer og beregnede den korrekte bane og den nødvendige kraft for at nå missionsmålene. Kapslen indeholdt også rumfartøjets radarsystem, re-entry- og holdningskontrolsystem og et faldskærmslandingssystem. Mens astronauterne kunne styre Gemini-rumfartøjet, mens de var i kredsløb, styrede computersystemet mange af manøvrerne ved at sende kommandoer direkte til de relevante systemer.

NASA designet Gemini-kapslen til at docke med andre strukturer i rummet. Hvad brugte de som anløbsfartøj? Fortsæt med at læse for at finde ud af det.

Escape eller Eject?

I modsætning til Mercury- og Apollo-rumfartøjerne havde Gemini-rumfartøjet ikke et opsendelses-escape-system (LES). I stedet var kapslernes sæder udkastersæder. I tilfælde af en nødsituation under opsendelsen, kan astronauterne skubbe ud af kapslen. Først ville lugerne åbne, og derefter ville en raket under sædet katapultere begge astronauter væk fra kapslen. På det tidspunkt ville udkastersædet udløse en faldskærm. Systemet blev designet i tilfælde af en opsendelsesnødsituation eller en nødsituation, når man svæver tilbage ved genindsejling (NASA afviste senere svæveflykonceptet).

Dokking af Gemini-rumfartøjet

For at øve docking-manøvrer i rummet var NASA nødt til at levere en struktur, som Gemini-kapslen kunne lægge til. Løsningen var en modificeret Agena anden raketfase. Normalt ville Agena fungere som en del af et løftefartøj til et rumfartøj. NASA modificerede det, så det også kunne blive et dockingfartøj. Ingeniører designede en dockingkrave, der passede i den øverste ende af raketstadiet og modificerede raketmotoren, så den kunne genstarte efter nedlukning.

Ved at bruge en Atlas-raket som første etape lancerede NASA det nyligt døbte Gemini Agena Target Vehicle (GATV ) i kredsløb. Ved hjælp af et radiostyret computersystem kunne NASA-jordkontrol manøvrere Agena ind i den rette bane og justering for at afvente docking fra en Gemini-kapsel.

GATV'en havde en model 8247 raketmotor monteret på en gimbal , hvilket betyder, at den kan vippe i forskellige retninger. Ved at vippe raketmotoren kunne NASA kontrollere, i hvilken retning fartøjet bevægede sig. Den brugte usymmetrisk dimethylhydrazin (UDMH ) til brændstof og hæmmet rød rygende salpetersyre (IRFNA ) som et oxidationsmiddel.

Når de var docket med Gemini-kapslen, kunne astronauterne bruge GATV-motoren til at give ekstra tryk og bevæge sig ind i højere baner. Sammen kunne de to køretøjer bevæge sig hele vejen til kanten af ​​Van Allen-bæltet, et område med stråling inden for 4.000 miles fra jordens overflade [kilde:NASA].

NASA designet GATV's dockingkrave til at passe rundt og låse til enden af ​​Gemini-kapslen. Da NASA og astronauterne havde justeret de to fartøjer i samme orbitalplan, manøvrerede de omhyggeligt Gemini-rumfartøjet, så enden kom ind i dockingkraven på GATV. Når de var lagt til kaj, kunne astronauterne tjekke GATV'ens systemer på Gemini-ATV Status Panel (ASP ).

Det første rumfartøj, der fik succes med en GATV, var Gemini VIII i marts 1966 - i 30 minutter. I juli 1966 dockede Gemini X med to forskellige GATV'er under sin mission. Succesen betød, at NASA opfyldte Gemini-projektets vigtigste missionsmål. Det betød også, at det var muligt at lande en mand på månen inden udgangen af ​​årtiet. Apollo-missionen kunne fortsætte efter hensigten.

NASA havde oprindeligt til hensigt, at Gemini skulle lande på fast grund, men besluttede senere kun at lande i vandet. Hvad fik dem til at ændre mening? Find ud af det i næste afsnit.

Ligklædet af GATV

For at beskytte GATV's dockingkrave under opsendelsen inkluderede NASA et næseskjold . Dette var en beskyttende belægning, der passede over enden af ​​GATV. Når den først var i kredsløb, skulle GATV'en kassere ligklædet. På Gemini IX-missionen blev ligklædet ikke kastet ordentligt ud, og besætningen ombord på Gemini-kapslen måtte annullere sine docking-manøvrer.

Gemini Genindtræden

I løbet af de tidlige planlægningsfaser af Project Gemini undersøgte NASA muligheden for at designe kapslen, så den kunne lande på land. Mercury-kapslerne kunne kun lande sikkert i vand. For at gøre det muligt at lande på land, forsøgte NASA at designe et rumfartøj med faste eller tilbagetrukne vinger, for at forvandle rumfartøjet til en paraglider . Mens ingeniører gjorde nogle fremskridt mod dette mål, blev paraglidervingerne aldrig installeret hurtigt nok til at være effektive. NASA skrottede til sidst ideen i 1964.

Selvom det oprindeligt var skuffende, var skiftet til et vandlandingssystem sandsynligvis det bedste. På tidlige Gemini-flyvninger styrede astronauter manuelt meget af rumfartøjets manøvrer under genindsejling. Trods deres bedste anstrengelser landede de normalt mange kilometer væk fra deres mållandingszone. Selv Gemini XI, som var afhængig af rumfartøjets computersystem for en automatisk genindtræden, landede 2,65 sømil (4,9 kilometer) væk fra den påtænkte landingszone. Mens en strækning af vand i midten af ​​Stillehavet ligner en anden, kræver det stor præcision at lande sikkert på en bestemt del af landet.

Lige før genindtræden ville Gemini-kapslen kaste den retrograde sektion ud, så kun det kegleformede rumfartøj holdt besætningen. I de fleste tilfælde brugte astronauterne kapslens kontroller til at manøvrere den, så den store, stumpe ende vendte mod Jorden. Det var her NASA installerede Geminis varmeskjold.

Spidsen af ​​Gemini-kapslen indeholdt et faldskærmssystem. Små sprængstoffer indsatte faldskærmene, som hjalp med at bremse kapslens nedstigning. Kapslen ville derefter lave et stort plask i havet og flyde, indtil et redningsskib kunne hente køretøjet og astronauterne.

Kynikere vil måske sige, at NASAs hovedmotiv for Gemini-rumfartøjet var at holde udforskning af rummet i offentlighedens øjne i årene mellem Project Mercury og Project Apollo. Selvom det kan have spillet en rolle, brugte NASA også Project Gemini til at indsamle vigtig information og bevise, at køretøjer i rummet kunne brygge sammen. Uden denne erfaring er det tvivlsomt, om NASA kunne have haft held med at nå Kennedys vision.

Hvis du vil vide mere om udforskning af rummet og andre emner, kan du gå til linkene på næste side.

Sæt bremserne på

Det lyder måske mærkeligt, men det vigtigste bremsesystem for Gemini-rumfartøjet var Jordens atmosfære. Friktionen genereret fra rumfartøjet, der bevægede sig gennem atmosfæren med enorme hastigheder, producerede intens varme. Uden varmeskjoldet på bunden af ​​Gemini-rumfartøjet ville astronauterne inde i kapslen ikke have været i stand til at overleve.

Mange flere oplysninger

Relaterede HowStuffWorks-artikler

• Hvordan fungerer det at gå på toilettet i rummet?
• Hvor længe kan et menneske overleve i det ydre rum?
• Sådan fungerede månelandingerne
• Sådan fungerer NASA
• Sådan fungerer raketmotorer
• Sådan fungerer satellitter
• Sådan fungerer rumdragter
• Sådan fungerer rumstationer
• Sådan fungerer rumturisme

Flere gode links

• Månebasen Clavius
• NASA

Kilder

• "Atlas (startkøretøj)." Internet Encyclopedia of Science. Hentet den 6. marts 2008. http://www.daviddarling.info/encyclopedia/A/Atlas_rocket.html
• "Tvillingerne." Encyclopedia Astronautica. Hentet den 5. marts 2008. http://www.astronautix.com/index.html
• "Tvilling." ThinkQuest. Hentet den 5. marts 2008. http://library.thinkquest.org/10122/data/EHSGEIN.HTM
• "Gemini IV:1. amerikanske rumvandring." Det ultimative rumsted. Hentet den 6. marts 2008. http://www.thespaceplace.com/history/gemini/gemini04.html
• Hacker, Barton C. og Grimwood, James M. "On the Shoulders of Giants:A History of Project Gemini." NASA History Series. 1977. http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/SP-4203/toc.htm
• Logan, Willy. "Project Gemini:Steps to the Moon." Hentet 4. marts 2008. http://www.wilhelm-aerospace.org/Space/Gemini/gem_main.html
• NASA. http://www.nasa.gov
• "Rumfartøjer:raketmotorer." Clavius. Hentet den 5. marts 2008. http://www.clavius.org/techengine.html
• Svirskas, Rob. "Virtuel rundvisning på Cape Canaveral Air Force Station." Hentet 4. marts 2008. http://www.robsv.com/cape/c19lv2.html