Terowong angkasa dan besi di kepala atau mengapa kita memerlukan kosmodrom Vostochny

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Pada hari yang lain saya diminta untuk merujuk maklumat grafik RIA Novosti, khusus untuk pelancaran pertama dari kosmodrom Vostochny. Dan akan ada satu penyederhanaan utama kerana keterbatasan format bahan. Sebenarnya, kita tidak memerlukan kosmodrom Vostochny kerana majoriti pelancaran awam berlaku dari kosmodrom Baikonur.

Tetapi untuk menjelaskan mengapa kita memerlukannya, kita perlu memberitahu mengapa orbit kapal angkasa boleh dibandingkan dengan terowong, dan juga menerangkan jenis "besi" yang jatuh dari langit, dan kepada siapa ia jatuh.

Terowong di langit

Fizik gerakan orbit adalah berlawanan dengan intuitif sepenuhnya. Sebaliknya, ia adalah bertentangan dengan apa yang dibayangkan oleh orang biasa. Malah filem yang bagus, nampaknya berusaha untuk realisme, memberikan idea yang salah tentang cara satelit dan kapal angkasa terbang. Ingat "Graviti", yang terkenal terbang dari Hubble ke ISS, dan kemudian ke stesen China? Walaupun kita membuang perbezaan dalam ketinggian orbit, satu parameter gerakan orbital membunuh walaupun sedikit peluang penerbangan sedemikian. Parameter ini dipanggil "kecondongan orbit".

Kecondongan orbitialah sudut antara satah orbit satelit dan satah khatulistiwa (untuk satelit Bumi)

Sebagai contoh, untuk kes "Graviti" gambar akan menjadi seperti ini:

Dan hakikat bahawa satah orbit tidak bertepatan sama sekali bukanlah masalah. Masalah sebenar ialah untuk orbit bulat rendah (dan Hubble, ISS, Tiangong dan jisim satelit lain adalah orbit bulat rendah), perubahan kecenderungan adalah sangat mahal. Untuk "memutar" orbit sebanyak 45 °, kami perlu menukar kelajuan kami kira-kira 8 km / s, jumlah yang sama seperti yang kami perlukan untuk memasuki orbit. Dan menukar kelajuan adalah pembaziran bahan api dan menetapkan semula peringkat. Iaitu, jika roket dengan jisim 300 tan meletakkan 7 tan ke orbit, maka selepas perubahan kecenderungan sebanyak 45 °, hanya 150 kilogram akan kekal. Malah, setiap pengorbit terbang di dalam terowong yang tidak kelihatan, diameternya bergantung pada keupayaannya untuk menukar kelajuannya. Oleh itu, apabila melancarkan satelit, mereka cuba membawanya segera ke kecenderungan yang dikehendaki.

Jalan raya yang dipukul

Apakah kecenderungan yang digunakan untuk pengorbit sedia ada? Terdapat banyak satelit di orbit Bumi sekarang:

Jika anda melihat dengan teliti, anda dapat melihat bahawa terdapat lebih banyak satelit di beberapa orbit. Berikut ialah gambar yang menunjukkan pergerakan satelit berbanding Bumi:

Orbit geostasioner (hijau). Ia adalah orbit bulat dengan ketinggian 36,000 km dan kecondongan 0 °. Satelit di atasnya terletak di atas satu titik di permukaan bumi, oleh itu, dalam gambar, orbit geostasioner yang betul ditunjukkan oleh titik hijau. Gelung hijau adalah satelit yang rosak atau kehabisan bahan api. Orbit geostasioner berada di bawah pengaruh bulan yang mengganggu, dan anda perlu menghabiskan bahan api hanya untuk kekal di tempatnya. Orbit ini didiami oleh satelit telekomunikasi, yang menguntungkan, jadi sudah sukar untuk mencari tempat kosong di atasnya.

Orbit GLONAS / GPS (biru dan merah). Orbit ini mempunyai ketinggian kira-kira 20,000 kilometer dan kecondongan sekitar 60 °. Seperti namanya, mereka membawa satelit navigasi.

Orbit kutub (kuning). Orbit ini condong di kawasan 90 ° dan ketinggian biasanya tidak lebih daripada 1000 km. Dalam kes ini, satelit akan terbang di atas kutub setiap revolusi dan akan melihat seluruh wilayah Bumi. Subspesies berasingan bagi orbit tersebut ialah orbit segerak matahari dengan ketinggian 600-800 km dan kecondongan 98 °, di mana satelit terbang melintasi bahagian Bumi yang berbeza pada waktu tempatan yang hampir sama. Orbit ini memerlukan satelit meteorologi, pemetaan dan peninjauan.

Di samping itu, orbit ISS dengan ketinggian 450 km dan kecondongan 51.6 ° harus diperhatikan.

geografi tanpa hati

Nah, baiklah, kami mengetahui mood, pembaca akan berkata. Dan di manakah kosmodrom? Hakikatnya ialah terdapat undang-undang fizikal yang tidak menyenangkan:

Kecondongan awal orbit tidak boleh kurang daripada latitud kosmodrom

Kenapa begitu? Segala-galanya menjadi lebih jelas jika kita melukis trajektori satelit pada peta Bumi:

Jika kita, bermula dari Baikonur, mula memecut ke timur, maka kita mendapat orbit dengan kecenderungan latitud Baikonur, 45 ° (merah). Sekiranya kita mula memecut ke timur laut, maka titik paling utara orbit akan berada di utara Baikonur, iaitu, kecenderungan akan lebih besar (kuning). Jika kita cuba menipu dan mula memecut ke tenggara, maka orbit yang terhasil masih akan mempunyai titik paling utara di utara Baikonur dan, sekali lagi, kecenderungan yang lebih besar (biru).

Tetapi orbit sedemikian adalah mustahil secara fizikal, kerana ia tidak melalui pusat jisim Bumi. Lebih tepat lagi, adalah mustahil untuk terbang dengan enjin dimatikan. Anda boleh berada di orbit sedemikian untuk beberapa lama dengan enjin hidup, tetapi bahan api akan habis dengan cepat.

Oleh itu, jika kita ingin melancarkan satelit ke orbit geopegun bukan dari khatulistiwa, entah bagaimana kita perlu menetapkan semula kecenderungan orbit, memakan bahan api. Kos inilah yang menjelaskan mengapa roket Soyuz-2.1a yang sama berjaya melancarkan satelit ke orbit geostasioner dari kosmodrom Kuru berhampiran khatulistiwa, tetapi tidak digunakan untuk tugas-tugas ini dari Baikonur.

Rusia adalah negara utara. Dan jika satelit boleh dilancarkan dengan selamat ke orbit kutub dan GLONASS dari Plesetsk, yang terletak pada latitud 63 °, maka untuk orbit geostasioner, lebih jauh ke selatan kosmodrom terletak, lebih baik. Dan di sini masalah kedua mula berkuat kuasa - tidak setiap wilayah sesuai untuk kosmodrom.

Melangkah kumpol

Semua roket moden, apabila melancarkan satelit, menjatuhkan peringkat terpakai dan fairing hidung yang jatuh ke Bumi. Jika tapak ranap sistem berada di negara lain, anda perlu berunding dengan negara tersebut untuk setiap pelancaran. Oleh itu, sebagai contoh, kecenderungan minimum kosmodrom Baikonur bukanlah 45 °, tetapi 51 °, kerana jika tidak, peringkat kedua akan jatuh ke China:

Dan di tempat di mana peringkat pertama jatuh, anda perlu berunding dengan Kazakhstan dan membayar untuk penggunaan kawasan ini. Kadangkala masalah timbul dan pelancaran satelit ditangguhkan. Kawasan musim luruh perlu diasingkan agak besar:

Dan di bahagian Eropah di Rusia tidak ada tempat yang baik untuk kosmodrom. Saya bermain dengan peta, di Caucasus anda boleh mengelak dan cuba melancarkan dari wilayah Mozdok, tetapi walaupun begitu anda perlu mencuba supaya peringkat kedua tidak jatuh ke Kazakhstan. Jika anda melancarkan roket dari Crimea, peringkat pertama akan jatuh ke kawasan berpenduduk berhampiran Rostov-on-Don, dan peringkat kedua sekali lagi akan berusaha untuk jatuh ke Kazakhstan. Dan itu tidak mengambil kira masalah infrastruktur dalam kedua-dua pilihan. Berlatarkan latar belakang ini, anda akan melihat kecenderungan yang tersedia untuk pelabuhan angkasa AS dan menyesali kekejaman fizik dan geografi.

Tetapi kami juga mempunyai pantai timur. Dan, jika kita meletakkan kosmodrom di sana, maka mungkin untuk mencari kawasan terpencil untuk kejatuhan peringkat yang dibelanjakan untuk kecenderungan yang paling dituntut: 51, 6 ° (ke ISS dan orbit geostasioner), 64, 8 ° (GLONASS)., beberapa satelit pengesan Bumi), 98 ° (ke orbit kutub).

Sekali lagi tesis

Kosmodrom Vostochny akan membolehkan kami melancarkan muatan ke orbit geopegun dan ke ISS tanpa perlu menyelaraskan pelancaran ini dengan negara lain dan membayarnya untuk menggunakan kawasan pengecualian. Ia terletak di bahagian selatan negara dan memberikan kecenderungan orbit awal tidak lebih buruk daripada Baikonur. Adalah tidak rasional untuk membina kompleks pelancaran untuk kenderaan pelancar Angara baharu di Baikonur (sekali lagi, penyelarasan pelancaran dan kawasan kemalangan), tetapi dari Vostochny ia akan memberikan muatan yang tidak kurang.

Perkara kecil yang bagus: kompleks pelancaran baharu dengan menara perkhidmatan, seperti di Kourou, akan membolehkan pelancaran muatan barat, yang mesti dipasang pada kenderaan pelancar dalam kedudukan tegak.

Bonus juga adalah pembangunan infrastruktur, dorongan kepada pembangunan wilayah, bandar sains, dan sebagainya.

UPD: infografik keluar. Sayang sekali, kami tidak sempat melukis semula penempatan satelit tersebut. Masih sangat ringkas, kami cuba menerangkan apa yang ditulis di sini. Pada pendapat saya, ia ternyata bagus.