تونل های فضایی و آهن روی سر یا چرا به کیهان وستوچنی نیاز داریم

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

روز دیگر از من خواسته شد که اینفوگرافیک RIA Novosti را که به اولین پرتاب از فضانوردی Vostochny اختصاص دارد، مشورت کنم. و یک ساده سازی عمده به دلیل محدودیت های قالب مواد وجود خواهد داشت. در واقع، ما نیازی به کیهان وستوچنی نداریم زیرا اکثر پرتاب های غیرنظامی از کیهان بایکونور انجام می شود.

اما برای توضیح اینکه چرا به آن نیاز داریم، باید بگوییم که چرا مدار یک فضاپیما را می توان با یک تونل مقایسه کرد و همچنین توضیح داد که چه نوع "آهن" از آسمان می افتد و بر روی چه کسی می افتد.

تونل در آسمان

فیزیک حرکت مداری کاملاً غیر منطقی است. بلکه برخلاف تصور یک فرد عادی است. و حتی فیلم های خوب که ظاهراً برای واقع گرایی تلاش می کنند، تصور کاملاً اشتباهی از نحوه پرواز ماهواره ها و سفینه های فضایی به دست می دهند. "جاذبه" را به یاد دارید که معروف بود از هابل به ایستگاه فضایی بین‌المللی و سپس به ایستگاه چین پرواز کرد؟ حتی اگر تفاوت ارتفاع مداری را کنار بگذاریم، یک پارامتر حرکت مداری حتی کوچکترین شانس چنین پروازهایی را از بین می برد. این پارامتر "میل مداری" نامیده می شود.

تمایل مدار زاویه بین صفحه مدار ماهواره و صفحه استوا (برای ماهواره زمین)

به عنوان مثال، برای مورد "گرانش" تصویر به این صورت خواهد بود:

و اینکه صفحات مدارها اصلاً بر هم منطبق نیستند مشکلی نیست. مشکل واقعی این است که برای یک مدار دایره ای کم (و هابل، ایستگاه فضایی، تیانگونگ و جرم دیگر ماهواره ها یک مدار دایره ای کم هستند)، تغییر در شیب بسیار گران است. برای "چرخش" مدار 45 درجه، باید سرعت خود را حدود 8 کیلومتر در ثانیه تغییر دهیم، همان مقداری که برای ورود به مدار نیاز داشتیم. و تغییر سرعت اتلاف سوخت و ریست مراحل است. یعنی اگر موشکی با جرم 300 تن 7 تن را در مدار قرار دهد، پس از تغییر شیب 45 درجه، تنها 150 کیلوگرم باقی می ماند. در واقع هر مدارگرد درون یک تونل نامرئی پرواز می کند که قطر آن به توانایی آن در تغییر سرعت بستگی دارد. بنابراین هنگام پرتاب ماهواره ها سعی می کنند بلافاصله آنها را به شیب مورد نظر برسانند.

جاده های ضرب و شتم

چه تمایلی برای مدارگردهای موجود استفاده می شود؟ در حال حاضر ماهواره های زیادی در مدار زمین وجود دارد:

اگر دقت کنید، می بینید که در برخی مدارها ماهواره های بیشتری وجود دارد. در اینجا تصویری از حرکت ماهواره ها نسبت به زمین نشان داده شده است:

مدار زمین ثابت (سبز). مداری دایره ای با ارتفاع 36000 کیلومتر و شیب 0 درجه است. ماهواره روی آن در بالای یک نقطه از سطح زمین قرار دارد، بنابراین، در تصویر، مدار زمین ثابت صحیح با یک نقطه سبز نشان داده شده است. حلقه های سبز ماهواره های معیوب هستند یا سوختشان تمام شده است. مدار زمین ثابت تحت تأثیر آزاردهنده ماه قرار دارد و فقط برای اینکه در جای خود بمانید باید سوخت مصرف کنید. این مدار توسط ماهواره های مخابراتی ساکن شده است که سودآور هستند، بنابراین یافتن مکان های خالی در آن در حال حاضر دشوار است.

GLONAS / GPS مدار (آبی و قرمز). این مدارها دارای ارتفاع تقریبی 20000 کیلومتر و شیب حدود 60 درجه هستند. همانطور که از نام آن مشخص است، آنها ماهواره های ناوبری را حمل می کنند.

مدارهای قطبی (رنگ زرد). این مدارها در ناحیه 90 درجه شیب دارند و ارتفاع معمولاً بیش از 1000 کیلومتر نیست. در این صورت، ماهواره در هر چرخش بر فراز قطب ها پرواز می کند و تمام قلمرو زمین را می بیند. زیرگونه جداگانه چنین مدارهایی مدارهای همزمان خورشید با ارتفاع 600-800 کیلومتر و شیب 98 درجه هستند که در آن ماهواره ها تقریباً در زمان محلی مشابه بر روی نقاط مختلف زمین پرواز می کنند.این مدارها برای ماهواره های هواشناسی، نقشه برداری و شناسایی مورد تقاضا هستند.

همچنین باید به مدار ایستگاه فضایی بین المللی با ارتفاع 450 کیلومتر و شیب 51.6 درجه اشاره کرد.

جغرافیای بی عاطفه

خوب، خوب، ما حالات را مشخص کردیم، خواننده خواهد گفت. و کیهان کجاست؟ واقعیت این است که چنین قانون فیزیکی ناخوشایندی وجود دارد:

شیب اولیه مدار نمی تواند کمتر از عرض جغرافیایی کیهان باشد

چرا اینطور است؟ اگر مسیر ماهواره را روی نقشه زمین ترسیم کنیم همه چیز واضح تر می شود:

اگر ما با شروع از بایکونور شروع به شتاب گرفتن به سمت شرق کنیم، مداری با شیب عرض جغرافیایی بایکونور 45 درجه (قرمز) دریافت می کنیم. اگر شروع به شتاب گرفتن به سمت شمال شرقی کنیم، شمالی ترین نقطه مدار شمال بایکونور خواهد بود، یعنی تمایل بیشتر (زرد) خواهد بود. اگر بخواهیم تقلب کنیم و شروع به شتاب گرفتن به سمت جنوب شرقی کنیم، مدار حاصل همچنان شمالی ترین نقطه شمال بایکونور و باز هم تمایل بیشتری (آبی) خواهد داشت.

اما چنین مداری از نظر فیزیکی غیرممکن است، زیرا از مرکز جرم زمین عبور نمی کند. به عبارت دقیق تر، پرواز با موتور خاموش غیرممکن است. شما می توانید برای مدتی با موتور روشن در چنین مداری باشید، اما سوخت خیلی سریع تمام می شود.

بنابراین، اگر بخواهیم ماهواره‌ها را نه از استوا به مدار زمین ثابت پرتاب کنیم، باید به نحوی شیب مداری را تنظیم کنیم و سوخت مصرف کنیم. این هزینه ها توضیح می دهد که چرا همان موشک سایوز-2.1a با موفقیت ماهواره ها را از کیهان کورو نزدیک استوا به مدار زمین ثابت پرتاب می کند، اما برای این وظایف از بایکونور استفاده نمی شود.

روسیه یک کشور شمالی است. و اگر بتوان ماهواره ها را با خیال راحت به مدارهای قطبی و گلوناس از پلستسک که در عرض جغرافیایی 63 درجه قرار دارد پرتاب کرد، پس برای یک مدار زمین ثابت، هرچه کیهان در جنوب بیشتر قرار گیرد، بهتر است. و در اینجا مشکل دوم به اجرا در می آید - هر قلمرو برای یک کیهان مناسب نیست.

پا به کومپول بگذار

همه راکت های مدرن، هنگام پرتاب ماهواره، مراحل سپری شده و فیرینگ های دماغه ای را که به زمین می افتند، رها می کنند. اگر محل سقوط در کشور دیگری باشد، برای هر پرتاب باید با آن کشور مذاکره کنید. بنابراین، به عنوان مثال، حداقل شیب کیهان بایکونور 45 درجه نیست، بلکه 51 درجه است، زیرا در غیر این صورت مرحله دوم وارد چین می شود:

و در جایی که مرحله اول سقوط کرد، باید با قزاقستان مذاکره کنید و هزینه استفاده از این مناطق را بپردازید. گاهی اوقات مشکلاتی پیش می آید و پرتاب ماهواره ها به تاخیر می افتد. مناطق پاییز باید نسبتاً بزرگ بیگانه شوند:

و در بخش اروپایی روسیه مکان های خوبی برای کیهان وجود ندارد. من با نقشه ها بازی کردم، در قفقاز می توانید طفره بروید و سعی کنید از منطقه Mozdok پرتاب کنید، اما حتی در آن زمان باید تلاش کنید تا مراحل دوم به قزاقستان نیفتد. اگر موشکی را از کریمه پرتاب کنید، مرحله اول در مناطق پرجمعیت نزدیک روستوف-آن-دون سقوط می کند و مرحله دوم دوباره در تلاش برای سقوط به قزاقستان است. و این در نظر گرفتن مشکلات زیرساختی در هر دو گزینه است. در مقابل این پس زمینه، شما به تمایلات موجود برای فضاپیماهای ایالات متحده نگاه خواهید کرد و از بی مهری فیزیک و جغرافیا پشیمان خواهید شد.

اما ما یک ساحل شرقی هم داریم. و اگر کیهان را در آنجا قرار دهیم، می توان مناطق دورافتاده ای را برای سقوط مراحل سپری شده برای شیب های مورد تقاضا پیدا کرد: 51، 6 درجه (به ایستگاه فضایی بین المللی و مدار زمین ثابت)، 64، 8 درجه (GLONASS). ، برخی از ماهواره های سنجش زمین)، 98 درجه (در مدار قطبی).

یک بار دیگر پایان نامه

فضانوردی Vostochny ما را قادر می سازد تا محموله ها را به مدار زمین ثابت و ایستگاه فضایی بین المللی بدون نیاز به هماهنگی این پرتاب ها با سایر کشورها و پرداخت هزینه استفاده از مناطق محروم کنیم. این در قسمت جنوبی کشور واقع شده است و شیب اولیه مداری را ارائه می دهد که بدتر از بایکونور نیست. ساختن یک مجتمع پرتاب برای وسیله نقلیه جدید آنگارا در بایکونور غیرمنطقی است (یک بار دیگر، هماهنگی پرتاب ها و مناطق تصادف)، اما از Vostochny بار کمتری ارائه نمی دهد.

چیز کوچک خوب: مجموعه پرتاب جدید با یک برج خدمات، مانند کورو، امکان پرتاب محموله های غربی را فراهم می کند، که باید بر روی وسیله نقلیه پرتاب در حالت عمودی نصب شوند.

یک امتیاز نیز توسعه زیرساخت ها، انگیزه ای برای توسعه قلمرو، یک شهر علمی و غیره است.

UPD: خروجی اینفوگرافیک حیف که وقت نکردیم جای ماهواره ها را دوباره ترسیم کنیم. هنوز خیلی مختصر سعی کردیم آنچه در اینجا نوشته شده را توضیح دهیم. به نظر من خوب شد