Ruimtetonnels en yster op die kop of hoekom het ons die Vostochny-kosmodrome nodig

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Ek is nou die dag gevra om die infografika van RIA Novosti te raadpleeg, opgedra aan die eerste bekendstelling van die Vostochny-kosmodrome. En daar sal een groot vereenvoudiging wees as gevolg van die beperkings van die formaat van die materiaal. Trouens, ons het nie die Vostochny-kosmodrome nodig nie, want die meerderheid burgerlike lanserings vind vanaf die Baikonoer-kosmodrome plaas.

Maar om te verduidelik hoekom ons dit nodig het, sal ons moet vertel hoekom die wentelbaan van 'n ruimtetuig met 'n tonnel vergelyk kan word, en ook verduidelik watter soort "yster" uit die lug val, en op wie dit val.

Tonnel in die lug

Die fisika van orbitale beweging is heeltemal teen-intuïtief. Dit is eerder die teenoorgestelde van wat 'n gewone mens hom voorstel. En selfs goeie films, wat oënskynlik streef na realisme, gee 'n heeltemal verkeerde idee van hoe satelliete en ruimteskepe vlieg. Onthou jy "Gravity", wat beroemd is van die Hubble na die ISS, en toe na die Chinese stasie? Selfs as ons die verskil in baanhoogtes weggooi, maak een parameter van wentelbeweging selfs die geringste kans op sulke vlugte dood. Hierdie parameter word "orbitale helling" genoem.

Orbitale neigingis die hoek tussen die vlak van die satelliet se wentelbaan en die vlak van die ewenaar (vir 'n Aarde satelliet)

Byvoorbeeld, vir die geval van "Gravity" sal die prentjie soos volg wees:

En die feit dat die vlakke van die bane glad nie saamval nie, is nie 'n probleem nie. Die werklike probleem is dat vir 'n lae sirkelbaan (en die Hubble, ISS, Tiangong en die massa van ander satelliete 'n lae sirkelbaan is), is die verandering in helling baie duur. Om die wentelbaan met 45 ° te "roteer", sal ons ons spoed met ongeveer 8 km/s moet verander, dieselfde hoeveelheid as wat ons nodig gehad het om in 'n wentelbaan te gaan. En om die spoed te verander, is 'n vermorsing van brandstof en die herstel van fases. Dit wil sê, as 'n vuurpyl met 'n massa van 300 ton 7 ton in 'n wentelbaan plaas, sal slegs 150 kilogram na 'n verandering in helling met 45 ° oorbly. Trouens, elke wentelbaan vlieg binne 'n onsigbare tonnel, waarvan die deursnee afhang van sy vermoë om sy spoed te verander. Daarom, wanneer satelliete gelanseer word, probeer hulle dit dadelik na die gewenste helling bring.

Geklopte paaie

Watter helling word gebruik vir bestaande wentelbane? Daar is nou baie satelliete in die Aarde se wentelbaan:

As jy mooi kyk, kan jy sien dat daar meer satelliete in sommige wentelbane is. Hier is 'n prent wat die beweging van satelliete relatief tot die Aarde wys:

Geostasionêre wentelbaan (groen). Dit is 'n sirkelbaan met 'n hoogte van 36 000 km en 'n helling van 0 °. Die satelliet daarop is bo een punt op die aarde se oppervlak geleë, daarom word die korrekte geostasionêre wentelbaan in die prentjie met 'n groen kolletjie aangedui. Groen lusse is foutiewe satelliete of sonder brandstof. Die geostasionêre wentelbaan is onder die ontstellende invloed van die maan, en jy moet brandstof spandeer net om in plek te bly. Hierdie wentelbaan word bewoon deur telekommunikasie-satelliete, wat winsgewend is, so dit is reeds moeilik om leë plekke daarop te vind.

GLONAS / GPS wentelbane (blou en rooi). Hierdie bane het 'n hoogte van ongeveer 20 000 kilometer en 'n helling rondom 60 °. Soos die naam aandui, dra hulle navigasiesatelliete.

Polêre bane (geel). Hierdie wentelbane is skuins in die omgewing van 90 ° en die hoogte bo seespieël is gewoonlik nie meer as 1000 km nie. In hierdie geval sal die satelliet elke omwenteling oor die pole vlieg en die hele grondgebied van die Aarde sien. 'n Afsonderlike subspesie van sulke wentelbane is son-sinchroniese bane met 'n hoogte van 600-800 km en 'n helling van 98 °, waarin satelliete op ongeveer dieselfde plaaslike tyd oor verskillende dele van die Aarde vlieg. Hierdie wentelbane is in aanvraag vir meteorologiese, kartering en verkenningsatelliete.

Daarbenewens moet die ISS-baan met 'n hoogte van 450 km en 'n helling van 51,6 ° opgemerk word.

Hartelose geografie

Nou ja, ons het die buie uitgepluis, sal die leser sê. En waar kom die kosmodroom? Die feit is dat daar so 'n onaangename fisiese wet is:

Die aanvanklike helling van die wentelbaan kan nie minder as die breedtegraad van die kosmodroom wees nie

Hoekom is dit? Alles word duideliker as ons die baan van die satelliet op die kaart van die Aarde teken:

As ons, vanaf Baikonoer, na die ooste begin versnel, kry ons 'n wentelbaan met 'n helling van Baikonoer-breedtegraad, 45 ° (rooi). As ons na die noordooste begin versnel, dan sal die noordelikste punt van die wentelbaan noord van Baikonoer wees, dit wil sê, die helling sal groter (geel) wees. As ons probeer kul en na die suidooste begin versnel, sal die gevolglike wentelbaan steeds die noordelikste punt noord van Baikonoer hê en weer 'n groter helling (blou).

Maar so 'n wentelbaan is fisies onmoontlik, want dit gaan nie deur die massamiddelpunt van die Aarde nie. Meer presies, dit is onmoontlik om te vlieg met die enjin af. Jy kan’n geruime tyd in so’n wentelbaan wees met die enjin aan die gang, maar die brandstof sal baie vinnig opraak.

Dus, as ons satelliete in geostasionêre wentelbaan wil lanseer nie vanaf die ewenaar nie, moet ons op een of ander manier die wentelbaanhelling herstel en brandstof verbruik. Dit is hierdie koste wat verklaar waarom dieselfde Sojoes-2.1a-vuurpyl satelliete suksesvol in geostasionêre wentelbaan vanaf die Kuru-kosmodroom naby die ewenaar lanseer, maar nie vir hierdie take vanaf Baikonoer gebruik word nie.

Rusland is 'n noordelike land. En as satelliete veilig in pool- en GLONASS-bane gelanseer kan word vanaf Plesetsk, wat op 'n breedtegraad van 63 ° geleë is, dan vir 'n geostasionêre wentelbaan, hoe verder suid die kosmodroom geleë is, hoe beter. En hier tree die tweede probleem in werking - nie elke gebied is geskik vir 'n kosmodroom nie.

Stap op kumpol

Alle moderne vuurpyle, wanneer 'n satelliet gelanseer word, laat die beste stadiums en neusskerms wat na die aarde val, val. As die ongelukplek in 'n ander land is, moet jy vir elke bekendstelling met daardie land onderhandel. Daarom is die minimum helling van die Baikonur-kosmodroom byvoorbeeld nie 45 ° nie, maar 51 °, want anders sal die tweede fase in China val:

En op die plek waar die eerste fase geval het, moet jy met Kazakstan onderhandel en betaal vir die gebruik van hierdie gebiede. Soms ontstaan probleme en word die lansering van satelliete vertraag. Die gebiede van die herfs moet taamlik groot vervreem word:

En in die Europese deel van Rusland is daar geen goeie plekke vir 'n kosmodroom nie. Ek het met die kaarte gespeel, in die Kaukasus kan jy ontduik en probeer om van die streek van Mozdok te lanseer, maar selfs dan sal jy moet probeer sodat die tweede fases nie in Kazakstan val nie. As jy 'n vuurpyl vanaf die Krim lanseer, sal die eerste fase in bevolkte gebiede naby Rostov-on-Don val, en die tweede fase sal weer daarna streef om in Kazakstan te val. En dit neem nie die infrastruktuurprobleme in albei opsies in ag nie. Teen hierdie agtergrond sal jy kyk na die neigings wat beskikbaar is vir Amerikaanse ruimtehawens en spyt wees oor die harteloosheid van fisika en geografie.

Maar ons het ook 'n ooskus. En as ons die kosmodroom daar plaas, sal dit moontlik wees om afgeleë gebiede te vind vir die val van die bestee stadiums vir die mees gevraagde neigings: 51, 6 ° (na die ISS en geostasionêre wentelbaan), 64, 8 ° (GLONASS), sommige Aarde-waarnemingsatelliete), 98 ° (in polêre wentelbaan).

Weereens tesis

Die Vostochny-kosmodroom sal ons in staat stel om loonvragte in die geostasionêre wentelbaan en na die ISS te lanseer sonder dat dit nodig is om hierdie lanserings met ander lande te koördineer en hulle te betaal vir die gebruik van die uitsluitingsgebiede. Dit is in die suidelike deel van die land geleë en bied 'n aanvanklike wentelbaanhelling wat nie erger is as Baikonoer nie. Dit is irrasioneel om 'n bekendstellingskompleks vir die nuwe Angara-lanseringsvoertuig by Baikonur te bou (weereens, koördinering van lanserings en botsingsgebiede), maar vanaf Vostochny sal dit nie minder loonvrag verskaf nie.

Lekker dingetjie: die nuwe lanseerkompleks met 'n dienstoring, soos in Kourou, sal die lansering van westelike loonvragte moontlik maak, wat regop op die lanseervoertuig gemonteer moet word.

'n Bonus is ook die ontwikkeling van infrastruktuur, 'n stukrag tot die ontwikkeling van die gebied, 'n wetenskapstad, ensovoorts.

UPD: infografiese uit. Dit is jammer, ons het nie tyd gehad om die plasing van die satelliete oor te teken nie. Nog baie kortliks het ons probeer verduidelik wat hier staan. Na my mening het dit mooi uitgedraai.