كپسول فضایی سایوز

ناو فضایی سایوز Soyuz پیشینه ای بسیار قدیمی و تقریباً به قدمت عصر فضا دارد سایوز در متون فارسی گاهی اوقات سویوز نیز نوشته می شود در امتداد سفینه هایی كه برای برنامه های فضایی اتحاد جماهیر شوروی و تحت سرپرستی سرگئی كورولف Sergey Korolyov طراحی و ساخته شدند, پا به عرصه وجود نهاد

ناو فضایی سایوز (Soyuz) پیشینه‌ای بسیار قدیمی و تقریباً به قدمت عصر فضا دارد. سایوز (در متون فارسی گاهی اوقات سویوز نیز نوشته می‌شود) در امتداد سفینه‌هایی كه برای برنامه‌های فضایی اتحاد جماهیر شوروی و تحت سرپرستی سرگئی كورولف (Sergey Korolyov) طراحی و ساخته شدند، پا به عرصه وجود نهاد. این سفینه فضایی موفق پس از فضاپیمای وسخود (Voskhod) و به منظور اجرای برنامه شوروی سابق برای سفر به ماه طراحی شده بود. سایوز توسط موشك محموله‌بری به همین نام (Soyuz launch vehicle) به مدار برده می‌شود.

از این فضاپیما قبلاً به منظور انتقال فضانوردان از زمین به ایستگاه‌های فضایی سالیوت، میر و بالعكس استفاده می‌شد. بعد از فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی و طی موافقت‌نامه‌ای كه بین آژانسهای فضایی روسیه و ناسا منعقد شده است، از فضاپیماهای سایوز به منظور نقل و انتقال فضانوردان و مایحتاج آنها بین ایستگاه بین‌المللی فضایی و زمین استفاده می‌شود. اولین پرواز سویوز در نوامبر ۱۹۶۶ یعنی آذر ۱۳۴۵ صورت گرفت. این پرواز فاقد سرنشین بود و به منظور آزمایش و اطمینان از عملكرد صحیح فضاپیما انجام شد و سرانجام ولادمیر كمارُف، اولین سرنشینی بود كه در آوریل ۱۹۶۷، یعنی اردیبهشت ۱۳۴۶، سوار بر سفینه جدید به فضا سفر كرد. کمارف در بازگشت به زمین به دلیل اشکال فنی در سامانه چتر نجات ناو کشته شد

● ترکیب و طراحی فضاپیما

یك فضاپیمای سایوز از سه قسمت تشكیل می‌شود كه به ترتیب از جلو به عقب، عبارتند از:

۱) واحد مداری كه به شكل كره‌ای ناهموار است و در جلوی کپسول قرار دارد.

(Orbital Module)

۲) واحد بازگشت که ابعادی کوچکتر و سطحی صافتر دارد و به منظور بازگرداندن سرنشینان به سطح زمین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

(Reentry Capsule)

۳) واحد سرویس و خدمات، سیلندر تحتانی کپسول است که صفحات خورشیدی نیز به آن متصل هستند.

(Service Module)

دو واحد ابتدایی کپسول فضایی سایوز، یعنی واحدهای مداری و بازگشت، مسکونی هستند و سرنشینان سایوز در این دو واحد مستقر می‌شوند. واحد مداری بیشتر یك انبار است و تقریباً بیشتر بار کپسول سایوز در این واحد قرار دارد. اکثر آنها ابزار و لوازمی هستند که قرار نیست مجدداً به زمین بازگردانده ‌شوند. تجهیزات آزمایشگاهی، دوربینها و بسته‌هایی که برای مصرف فضانوردان به مدار زمین حمل شده است، همگی در واحد مداری قرار دارند. تجهیزات مربوط به الحاق فضاپیمای سایوز به سایر فضاپیماها و یا ایستگاه‌های فضایی نیز در جلوی واحد مداری نصب شده است. این واحد در مواقع ضروری می‌تواند مانند یک محفظه خروج نیز مورد استفاده قرار گیرد. ایزوله شدن این واحد از واحد بازگشت و امکان تخلیه هوای درون آن به داخل کپسولها ذخیره، از این واحد یک محفظه خروج تمام عیار ساخته است. واحد بازگشت به جهت تأمین امنیت فضانوردان در هنگام برگشت به جو زمین، توسط لایه های مخصوص و ابزار گوناگونی محافظت می‌شود تا گرمای بسیار زیاد ناشی از برخورد به جو غلیظ به سرنشینان آسیبی وارد ننماید. واحد بازگشت توسط لایه‌هایی از یک عایق مخصوص، کاملاً پوشانده شده است. این عایق در زمان برخورد سریع به مولکولهای هوا داغ شده و به تدریج فنا می‌شود. این موضوع باعث می‌شود بدنه اصلی کپسول از حرارت بسیار زیادی که در زمان بازگشت به جو تولید می‌گردد، در امان بماند.

کپسول سایوز سه نفر گنجایش دارد و تجهیزات مورد نیاز و حیاتی برای مدت سه روز و ۵ ساعت جهت بقای سه فضانورد در آن پیش‌بینی شده است. در این کپسول سیستم حیاتی همواره مخلوط مناسبی از گازهای اكسیژن و نیتروژن را با فشار سطح دریا (یک اتمسفر) تولید و منتشر می‌کند. هوای منتشر شده در کپسول پس از مدتی با بخار آب و گاز دی‌اکسید‌کربنی که فضانوردان در اثر بازدم بیرون می‌دهند، اشباع و غیر قابل تنفس خواهد شد. از این رو مهندسان طراح نسبت به نصب دو سیلندر KO۲ و LiOH در واحد سرویس سفینه اقدام کرده‌اند تا بخار آب و دی‌اکسید‌کربن منتشر شده را جذب و از هوای داخل سفینه خارج نمایند.

سیلندر KO۲ بخش اعظمی از بخار آب و گاز دی‌اکسید‌کربن را جذب می‌نماید. KO۲ كه سوپر اکسید پتاسیم نامیده می‌شود، تحت شرایط ویژه‌ای، زمانی که پتاسیم مذاب را در مجاورت اکسیژن خالص بسوزانند، تولیدمی‌گردد. در اثر ترکیب سوپر اکسید پتاسیم با آب ودی‌اکسید‌کربن، اکسیژن و نمک هیدروکربنات پتاسیم تولیدخواهد شد. نمک ته‌نشین شده و اکسیژن تولید شده به داخل سیکل سیستم حیاتی تزریق می‌گردد. با این روشعلاوه بر جمع‌آوری بخار آب و گاز دی‌اکسید‌کربن از هوای داخل کپسول که منجر به سختی تنفسفضانوردان می‌شود، مقداری اکسیژن نیز به سیستم اضافه می‌گردد. هر کیلوگرم سوپر اکسید پتاسیم قادر به جذب ۳۰۹ گرم دی اکسید کربن و تولید ۳۸۰ گرم اکسیژن است. از آنجا که بدن انسان بیش از آنچه اکسیژن دریافت می‌کند، دی اکسید کربن تولید می‌نماید، باید تمهید دیگری برای جذب دی‌اکسید‌کربن اضافی اندیشیده شود. سیلندر LiOH به همین منظور در سایوز تعبیه شده تا با جذب باقیمانده گاز دی‌اکسید‌کربن، هوای داخل کپسول را تصفیه و قابل تنفس نماید.

بخش انتهایی كپسول فضایی سایوز، واحد سرویس و خدمات است. داخل این بخش كه یك محفظه تحت فشار می‌باشد شامل ابزار و ادواتی مانند سیستم كنترل حرارت، باطریها، ابزار مخصوص تماس رادیویی و ارسال داده‌های تله‌متری، تجهیزات مربوط به كنترل وضعیت و موقعیت سفینه، موتور اصلی و مخازن سوخت و اكسید مایع است. در خارج از واحد سرویس، صفحات خورشیدی، سنسورهای گوناگون و آنتن‌ها نصب شده‌اند.

● سیر تحول سایوز در طول زمان

اولین نمونه سرنشین‌دار سایوز، ۷K-OK نامیده می‌شد و قادر به حمل سه سرنشینی بود كه احتیاجی به پوشیدن لباس فضایی نداشتند. این نمونه از سایوز كه به منظور سفر به ماه طراحی شده بود، همچنین دارای تجهیزات لازم برای الحاق بود اما دریچه‌ای جهت نقل و انتقال بین دو سفینه‌ای كه به هم وصل می‌شدند، پیش‌بینی نشده بود.

از این رو فضانوردان برای انتقال بین سفینه‌ها مجبور به انجام راه‌پیمایی فضایی بودند، كاری كه در زمان الحاق سایوز ۴ و ۵ روی داد. از نظر تاریخی این رویداد، اولین الحاق دو ناو فضایی سرنشین‌دار و اولین جابجایی خدمه بین دو سفینه بود.

فضانوردان ناوهای کیهانی سایوز ۱ تا ۱۱ ، بجز در موارد ضروری ( بطور مثال راهپیمایی فضانوردان سایوز-۵) از لباس فضایی استفاده نمی‌کردند. این مسئله باعث مرگ کیهان‌نوردان سایوز-۱۱ شد. با حذف یک صندلی در سایوزهای ۱۲ تا ۴۰، تعداد سرنشینان به دو نفر كاهش یافت اما در عوض خدمه می‌توانستند لباس فضایی مناسبی بر تن كنند تا در شرایط ویژه و اضطراری از جان آنها محافظت نماید. با توسعه برخی تجهیزات و به روز کردن دستگاه‌ها، ناو های سایوز-تی توانستند تعداد سرنشینان را بار دیگر به ۳ نفر برسانند در حالی که هر سه می‌توانستند لباس فضایی امن داشته باشند.

سایوز TM در سال ۱۹۸۶به منظور حمل و نقل خدمه و بار به ایستگاه فضایی میر طراحی و ساخته شد. در این نمونه از كپسول فضایی سایوز موتورهای زمان نشستن، رادیوی برد بلند، چتر نجات اضطراری و سیستم جدید اتوماتیك جهت ملاقات و الحاق در فضا اضافه شد. بعدها و پس از فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی، نمونه دیگری از سایوز با كد TMA جهت حمل و نقل بار و مسافر به ایستگاه بین‌المللی فضایی (ISS) طراحی و ساخته شد و تغییراتی بنا به سفارش آژانس فضایی آمریكا (NASA) در سیستم چتر فرود، محفظه سرنشین و پنجره‌هایی برای مشاهده بیرون نسبت به مدل قبلی در آن اعمال شده است.

فضاپیمای پروگرس كه مدل غیر سرنشین‌دار سایوز می‌باشد به منظور حمل بار به ایستگاه بین‌المللی فضایی طراحی و ساخته شده است. جالب است بدانید كه طراحی و سیستم فضاپیمای شنزوی چینیها كه قادر به حمل فضانوردان چینی به فضا شده است، به شدت از سایوز متأثر است. آژانس فضایی روسیه اعلام كرده كه فضاپیمای سایوز را به منظور انجام مأموریتهایی به سایر سیارات منظومه شمسی تغییر خواهد داد و از نمونه دوباره طراحی شده این فضاپیمای قدیمی و مطمئن جهت فرستادن نخستین انسانها به مریخ استفاده خواهد شد.

كپسول فضایی سایوز TMA-۹ كه قرار است خانم انوشه انصاری را به فضا حمل نماید، نهمین مأموریت سرنشین‌دار سایوز به ISS است. در این سفر انوشه را دو فضانورد روسی و آمریكایی به نامهای میخائیل تیورین و مایكل لوپز الگریا همراهی خواهند كرد. گروه "دانش فضایی" امیدوار است این اسب پیر، سوار خود را به سلامت به مقصد برساند.