Tunele hapësinore dhe hekur në kokë apo pse na duhet kozmodromi Vostochny

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Ditën tjetër më kërkuan të konsultoja infografikën e RIA Novosti, kushtuar nisjes së parë nga kozmodromi Vostochny. Dhe do të ketë një thjeshtësim të madh për shkak të kufizimeve të formatit të materialit. Në fakt, ne nuk kemi nevojë për kozmodromin Vostochny sepse shumica e nisjeve civile bëhen nga kozmodromi Baikonur.

Por për të shpjeguar pse na duhet, do të duhet të tregojmë pse orbita e një anije kozmike mund të krahasohet me një tunel, dhe gjithashtu të shpjegojmë se çfarë lloj "hekuri" bie nga qielli dhe mbi kë bie.

Tuneli në qiell

Fizika e lëvizjes orbitale është krejtësisht kundërintuitive. Përkundrazi, është e kundërta e asaj që imagjinon një person i zakonshëm. Dhe madje edhe filmat e mirë, në dukje që përpiqen për realizëm, japin një ide krejtësisht të gabuar se si fluturojnë satelitët dhe anijet kozmike. E mbani mend "Gravity", i cili fluturoi nga Hubble në ISS dhe më pas në stacionin kinez? Edhe nëse e hedhim poshtë ndryshimin në lartësitë e orbitës, një parametër i lëvizjes orbitale vret edhe mundësinë më të vogël të fluturimeve të tilla. Ky parametër quhet "pjerrësia orbitale".

Pjerrësia e orbitës është këndi midis rrafshit të orbitës së satelitit dhe rrafshit të ekuatorit (për një satelit të Tokës)

Për shembull, për rastin e "Gravity" fotografia do të jetë si kjo:

Dhe fakti që rrafshet e orbitave nuk përkojnë fare nuk është problem. Problemi i vërtetë është se për një orbitë të ulët rrethore (dhe Hubble, ISS, Tiangong dhe masa e satelitëve të tjerë janë një orbitë e ulët rrethore), ndryshimi i prirjes është shumë i shtrenjtë. Për të "rrotulluar" orbitën me 45 °, do të duhet të ndryshojmë shpejtësinë tonë me rreth 8 km / s, aq sa na nevojitej për të hyrë në orbitë. Dhe ndryshimi i shpejtësisë është humbje karburanti dhe rivendosje e fazave. Kjo do të thotë, nëse një raketë me një masë prej 300 tonësh vendos 7 tonë në orbitë, atëherë pas një ndryshimi të prirjes me 45 °, do të mbeten vetëm 150 kilogramë. Në fakt, çdo orbiter fluturon brenda një tuneli të padukshëm, diametri i të cilit varet nga aftësia e tij për të ndryshuar shpejtësinë. Prandaj, kur lëshojnë satelitët, ata përpiqen t'i sjellin menjëherë në prirjen e dëshiruar.

Rrugë të rrahura

Çfarë prirje përdoret për orbitat ekzistuese? Tani ka shumë satelitë në orbitën e Tokës:

Nëse shikoni nga afër, mund të shihni se ka më shumë satelitë në disa orbita. Këtu është një foto që tregon lëvizjen e satelitëve në lidhje me Tokën:

Orbita gjeostacionare (jeshile). Është një orbitë rrethore me një lartësi prej 36,000 km dhe një pjerrësi prej 0 °. Sateliti në të ndodhet mbi një pikë në sipërfaqen e tokës, prandaj, në foto, orbita e saktë gjeostacionare tregohet me një pikë të gjelbër. Sythet e gjelbër janë satelitë me defekt ose nuk kanë karburant. Orbita gjeostacionare është nën ndikimin shqetësues të hënës dhe ju duhet të shpenzoni karburant vetëm për të qëndruar në vend. Kjo orbitë është e banuar nga satelitë telekomunikues, të cilët janë fitimprurës, kështu që tashmë është e vështirë të gjesh vende të lira në të.

GLONAS / Orbitat GPS (blu dhe e kuqe). Këto orbita kanë një lartësi prej rreth 20,000 kilometrash dhe një pjerrësi rreth 60 °. Siç nënkupton edhe emri, ata mbajnë satelitë navigimi.

Orbitat polare (e verdhe). Këto orbita janë të prirura në rajonin 90 ° dhe lartësia zakonisht nuk është më shumë se 1000 km. Në këtë rast, sateliti do të fluturojë mbi pole çdo revolucion dhe do të shohë të gjithë territorin e Tokës. Një nënlloj i veçantë i orbitave të tilla janë orbitat sinkrone diellore me një lartësi prej 600-800 km dhe një pjerrësi prej 98 °, në të cilat satelitët fluturojnë mbi pjesë të ndryshme të Tokës në afërsisht të njëjtën kohë lokale. Këto orbita janë të kërkuara për satelitë meteorologjik, hartografik dhe zbulues.

Për më tepër, duhet të theksohet orbita e ISS me një lartësi prej 450 km dhe një pjerrësi prej 51.6 °.

Gjeografi e pashpirt

Epo, mirë, ne kuptuam gjendjet shpirtërore, do të thotë lexuesi. Dhe ku ndodhet kozmodromi? Fakti është se ekziston një ligj fizik kaq i pakëndshëm:

Pjerrësia fillestare e orbitës nuk mund të jetë më e vogël se gjerësia gjeografike e kozmodromit

Pse eshte ajo? Gjithçka bëhet më e qartë nëse vizatojmë trajektoren e satelitit në hartën e Tokës:

Nëse ne, duke filluar nga Baikonur, fillojmë të përshpejtojmë në lindje, atëherë marrim një orbitë me një prirje të gjerësisë gjeografike Baikonur, 45 ° (e kuqe). Nëse fillojmë të përshpejtojmë në verilindje, atëherë pika më veriore e orbitës do të jetë në veri të Baikonur, domethënë, prirja do të jetë më e madhe (e verdhë). Nëse përpiqemi të mashtrojmë dhe të fillojmë të përshpejtojmë në juglindje, atëherë orbita që rezulton do të ketë ende pikën më veriore në veri të Baikonur dhe, përsëri, një prirje më të madhe (blu).

Por një orbitë e tillë është fizikisht e pamundur, sepse nuk kalon nëpër qendrën e masës së Tokës. Më saktësisht, është e pamundur të fluturosh me motorin e fikur. Mund të jeni në një orbitë të tillë për ca kohë me motorin në punë, por karburanti do të mbarojë shumë shpejt.

Kështu, nëse duam të lëshojmë satelitë në orbitë gjeostacionare jo nga ekuatori, duhet të rivendosim disi prirjen e orbitës, duke konsumuar karburant. Janë këto kosto që shpjegojnë pse e njëjta raketë Soyuz-2.1a lëshon me sukses satelitët në orbitën gjeostacionare nga kozmodromi Kuru pranë ekuatorit, por nuk përdoret për këto detyra nga Baikonur.

Rusia është një vend verior. Dhe nëse satelitët mund të lëshohen në mënyrë të sigurt në orbitat polare dhe GLONASS nga Plesetsk, i cili ndodhet në një gjerësi prej 63 °, atëherë për një orbitë gjeostacionare, sa më në jug të jetë kozmodromi, aq më mirë. Dhe këtu hyn në fuqi problemi i dytë - jo çdo territor është i përshtatshëm për një kozmodrom.

Hap kumpol

Të gjitha raketat moderne, kur lëshojnë një satelit, hedhin etapat e shpenzuara dhe nyjet e hundës që bien në Tokë. Nëse vendi i përplasjes është në një vend tjetër, ju duhet të negocioni me atë vend për çdo lëshim. Prandaj, për shembull, prirja minimale e kozmodromit Baikonur nuk është 45 °, por 51 °, sepse përndryshe faza e dytë do të bjerë në Kinë:

Dhe në vendin ku ra faza e parë, ju duhet të negocioni me Kazakistanin dhe të paguani për përdorimin e këtyre zonave. Ndonjëherë lindin probleme dhe lëshimi i satelitëve vonohet. Zonat e vjeshtës duhet të tjetërsohen mjaft të mëdha:

Dhe në pjesën evropiane të Rusisë nuk ka vende të mira për një kozmodrom. Kam luajtur me hartat, në Kaukaz mund të shmangesh dhe të përpiqesh të nisesh nga rajoni i Mozdok, por edhe atëherë do të duhet të përpiqesh që fazat e dyta të mos bien në Kazakistan. Nëse lëshoni një raketë nga Krimea, faza e parë do të bjerë në zonat e populluara afër Rostov-on-Don, dhe faza e dytë do të përpiqet përsëri të bjerë në Kazakistan. Dhe kjo nuk po merr parasysh problemet e infrastrukturës në të dyja opsionet. Në këtë sfond, ju do të shikoni prirjet e disponueshme për portet hapësinore të SHBA dhe do të pendoheni për pashpirtësinë e fizikës dhe gjeografisë.

Por ne kemi edhe një bregdet lindor. Dhe, nëse vendosim kozmodromin atje, atëherë do të jetë e mundur të gjejmë zona të largëta për rënien e fazave të shpenzuara për prirjet më të kërkuara: 51, 6 ° (në ISS dhe orbitën gjeostacionare), 64, 8 ° (GLONASS, disa satelitë që ndiejnë Tokën), 98 ° (në orbitën polare).

Edhe një herë tezë

Kozmodromi Vostochny do të na mundësojë të lëshojmë ngarkesa në orbitën gjeostacionare dhe në ISS pa qenë e nevojshme t'i koordinojmë këto lëshime me vendet e tjera dhe t'i paguajmë ato për përdorimin e zonave të përjashtimit. Ndodhet në pjesën jugore të vendit dhe siguron një prirje fillestare orbitale jo më keq se Baikonur. Është joracionale të ndërtohet një kompleks nisjeje për mjetin e ri lëshues Angara në Baikonur (përsëri, koordinimi i nisjeve dhe zonave të përplasjes), por nga Vostochny ai do të sigurojë jo më pak ngarkesë.

Gjë e vogël e bukur: kompleksi i ri i nisjes me një kullë shërbimi, si në Kourou, do të lejojë lëshimin e ngarkesave perëndimore, të cilat duhet të montohen në mjetin lëshues në një pozicion të drejtë.

Një bonus është edhe zhvillimi i infrastrukturës, një shtysë për zhvillimin e territorit, një qytet shkencor etj.

UPD: dalje infografike. Është për të ardhur keq, nuk patëm kohë të rivizatojmë vendosjen e satelitëve. Ende shumë shkurt, ne u përpoqëm të shpjegojmë atë që shkruhet këtu. Sipas mendimit tim, doli bukur.