Nafasi vichuguu na chuma juu ya kichwa au kwa nini tunahitaji Vostochny cosmodrome

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Siku nyingine niliulizwa kushauriana na infographic ya RIA Novosti, iliyojitolea kwa uzinduzi wa kwanza kutoka kwa Vostochny cosmodrome. Na kutakuwa na kurahisisha moja kuu kutokana na mapungufu ya muundo wa nyenzo. Kwa kweli, hatuitaji Vostochny cosmodrome kwa sababu nyingi ya uzinduzi wa kiraia hufanyika kutoka Baikonur cosmodrome.

Lakini ili kueleza kwa nini tunaihitaji, tutalazimika kusema kwa nini obiti ya chombo cha anga inaweza kulinganishwa na handaki, na pia kuelezea ni aina gani ya "chuma" kinachoanguka kutoka mbinguni, na ni nani anayeanguka.

Tunnel angani

Fizikia ya mwendo wa obiti ni kinyume kabisa. Badala yake, ni kinyume cha vile mtu wa kawaida anawazia. Na hata filamu nzuri, zinazoonekana kujitahidi kupata ukweli, hutoa wazo lisilofaa kabisa la jinsi satelaiti na meli za anga zinavyoruka. Je! unakumbuka "Mvuto", ambayo iliruka kutoka Hubble hadi ISS, na kisha hadi kituo cha Wachina? Hata tukitupilia mbali tofauti katika urefu wa obiti, kigezo kimoja cha mwendo wa obiti huua hata nafasi ndogo ya safari hizo za ndege. Kigezo hiki kinaitwa "melekeo wa orbital".

Mwelekeo wa obitini pembe kati ya ndege ya obiti ya satelaiti na ndege ya ikweta (kwa satelaiti ya Dunia)

Kwa mfano, kwa kesi ya "Mvuto" picha itakuwa kama hii:

Na ukweli kwamba ndege za obiti hazifanani kabisa sio shida. Shida halisi ni kwamba kwa obiti ya chini ya mviringo (na Hubble, ISS, Tiangong na wingi wa satelaiti nyingine ni obiti ya chini ya mviringo), mabadiliko ya mwelekeo ni ghali sana. Ili "kuzungusha" obiti kwa 45 °, tutalazimika kubadilisha kasi yetu kwa karibu 8 km / s, kiasi sawa na tulichohitaji kuingia kwenye obiti. Na kubadilisha kasi ni kupoteza mafuta na kuweka upya hatua. Hiyo ni, ikiwa roketi yenye uzito wa tani 300 inaweka tani 7 kwenye obiti, basi baada ya mabadiliko ya mwelekeo na 45 °, kilo 150 tu zitabaki. Kwa kweli, kila orbiter huruka ndani ya handaki isiyoonekana, ambayo kipenyo chake kinategemea uwezo wake wa kubadilisha kasi yake. Kwa hivyo, wakati wa kuzindua satelaiti, wanajaribu kuwaleta mara moja kwa mwelekeo unaotaka.

Barabara zilizopigwa

Ni mwelekeo gani unaotumika kwa obiti zilizopo? Kuna satelaiti nyingi katika obiti ya Dunia sasa:

Ukitazama kwa makini, unaweza kuona kwamba kuna satelaiti zaidi katika baadhi ya obiti. Hapa kuna picha inayoonyesha mwendo wa satelaiti kuhusiana na Dunia:

Obiti ya geostationary (kijani). Ni obiti ya mviringo yenye urefu wa kilomita 36,000 na mwelekeo wa 0 °. Satelaiti juu yake iko juu ya hatua moja juu ya uso wa dunia, kwa hiyo, katika picha, obiti sahihi ya geostationary inaonyeshwa na dot ya kijani. Vitanzi vya kijani ni satelaiti mbovu au nje ya mafuta. Obiti ya geostationary iko chini ya ushawishi wa kusumbua wa mwezi, na unahitaji kutumia mafuta ili tu kukaa mahali. Obiti hii inakaliwa na satelaiti za mawasiliano ya simu, ambazo zina faida, kwa hivyo tayari ni ngumu kupata maeneo wazi juu yake.

GLONAS / obiti za GPS (bluu na nyekundu). Mizunguko hii ina mwinuko wa takriban kilomita 20,000 na mwelekeo wa karibu 60 °. Kama jina linamaanisha, hubeba satelaiti za urambazaji.

Mizunguko ya polar (njano). Mizunguko hii ina mwelekeo katika eneo la 90 ° na urefu kawaida sio zaidi ya kilomita 1000. Katika kesi hii, satelaiti itaruka juu ya miti kila mapinduzi na itaona eneo lote la Dunia. Aina tofauti za obiti kama hizo ni obiti za jua zenye urefu wa kilomita 600-800 na mwelekeo wa 98 °, ambayo satelaiti huruka juu ya sehemu tofauti za Dunia kwa takriban wakati huo huo wa ndani. Mizunguko hii inahitajika kwa satelaiti za hali ya hewa, ramani na uchunguzi.

Kwa kuongezea, obiti ya ISS yenye urefu wa kilomita 450 na mwelekeo wa 51.6 ° inapaswa kuzingatiwa.

Jiografia isiyo na moyo

Kweli, vizuri, tuligundua mhemko, msomaji atasema. Na wapi cosmodrome? Ukweli ni kwamba kuna sheria mbaya ya mwili kama hii:

Mwelekeo wa awali wa obiti hauwezi kuwa chini ya latitudo ya cosmodrome

Kwanini hivyo? Kila kitu kinakuwa wazi ikiwa tutachora trajectory ya satelaiti kwenye ramani ya Dunia:

Ikiwa sisi, kuanzia Baikonur, tunaanza kuharakisha kuelekea mashariki, basi tunapata obiti yenye mwelekeo wa latitudo ya Baikonur, 45 ° (nyekundu). Ikiwa tunaanza kuharakisha kuelekea kaskazini-mashariki, basi sehemu ya kaskazini ya obiti itakuwa kaskazini mwa Baikonur, yaani, mwelekeo utakuwa mkubwa zaidi (njano). Ikiwa tutajaribu kudanganya na kuanza kuharakisha kuelekea kusini-mashariki, basi obiti inayosababisha bado itakuwa na sehemu ya kaskazini ya Baikonur na, tena, mwelekeo mkubwa zaidi (bluu).

Lakini obiti kama hiyo haiwezekani kwa mwili, kwa sababu haipiti katikati ya misa ya Dunia. Kwa usahihi zaidi, haiwezekani kuruka na injini imezimwa. Unaweza kuwa katika obiti kama hiyo kwa muda na injini inayoendesha, lakini mafuta yataisha haraka sana.

Kwa hivyo, ikiwa tunataka kurusha satelaiti kwenye obiti ya geostationary sio kutoka ikweta, tunahitaji kwa namna fulani kuweka upya mwelekeo wa obiti, kwa kutumia mafuta. Ni gharama hizi zinazoelezea kwa nini roketi hiyo ya Soyuz-2.1a inafanikiwa kurusha setilaiti kwenye obiti ya geostationary kutoka Kuru cosmodrome karibu na ikweta, lakini haitumiki kwa kazi hizi kutoka Baikonur.

Urusi ni nchi ya kaskazini. Na ikiwa satelaiti zinaweza kuzinduliwa kwa usalama kwenye njia za polar na GLONASS kutoka Plesetsk, ambayo iko katika latitudo ya 63 °, basi kwa obiti ya geostationary, kusini zaidi cosmodrome iko, bora zaidi. Na hapa shida ya pili inakuja - sio kila eneo linafaa kwa cosmodrome.

Hatua ya kumpol

Roketi zote za kisasa, wakati wa kuzindua satelaiti, hupunguza hatua zilizotumiwa na maonyesho ya pua ambayo huanguka duniani. Ikiwa tovuti ya kuacha kufanya kazi iko katika nchi nyingine, lazima ujadiliane na nchi hiyo kwa kila uzinduzi. Kwa hivyo, kwa mfano, mwelekeo wa chini wa Baikonur cosmodrome sio 45 °, lakini 51 °, kwa sababu vinginevyo hatua ya pili itaanguka Uchina:

Na mahali ambapo hatua ya kwanza ilianguka, unapaswa kujadiliana na Kazakhstan na kulipa matumizi ya maeneo haya. Wakati mwingine matatizo hutokea na uzinduzi wa satelaiti ni kuchelewa. Maeneo ya kuanguka yanapaswa kutengwa badala kubwa:

Na katika sehemu ya Uropa ya Urusi hakuna mahali pazuri kwa cosmodrome. Nilicheza na ramani, katika Caucasus unaweza kukwepa na kujaribu kuzindua kutoka mkoa wa Mozdok, lakini hata hivyo itabidi ujaribu ili hatua za pili zisianguke Kazakhstan. Ikiwa utazindua roketi kutoka Crimea, hatua ya kwanza itaanguka katika maeneo yenye watu karibu na Rostov-on-Don, na hatua ya pili itajitahidi tena kuanguka Kazakhstan. Na hiyo sio kuzingatia shida za miundombinu katika chaguzi zote mbili. Kutokana na hali hii, utaangalia mielekeo inayopatikana kwa viwanja vya anga vya juu vya Marekani na kujuta kutokuwa na moyo kwa fizikia na jiografia.

Lakini pia tuna pwani ya mashariki. Na, ikiwa tutaweka cosmodrome huko, basi itawezekana kupata maeneo ya mbali kwa kuanguka kwa hatua zilizotumiwa kwa mwelekeo unaohitajika zaidi: 51, 6 ° (kwa ISS na obiti ya geostationary), 64, 8 ° (GLONASS)., baadhi ya satelaiti za kutambua Dunia), 98 ° (katika obiti ya polar).

Kwa mara nyingine tena thesis

Vostochny cosmodrome itatuwezesha kuzindua mizigo kwenye obiti ya geostationary na kwa ISS bila hitaji la kuratibu uzinduzi huu na nchi zingine na kuzilipa kwa kutumia maeneo ya kutengwa. Iko katika sehemu ya kusini ya nchi na hutoa mwelekeo wa awali wa obiti sio mbaya zaidi kuliko Baikonur. Haina akili kujenga eneo la uzinduzi wa gari jipya la uzinduzi wa Angara huko Baikonur (kwa mara nyingine tena, uratibu wa uzinduzi na maeneo ya ajali), lakini kutoka Vostochny itatoa malipo kidogo.

Jambo dogo zuri: jengo jipya la uzinduzi na mnara wa huduma, kama huko Kourou, litaruhusu kuzindua mizigo ya magharibi, ambayo lazima iwekwe kwenye gari la uzinduzi katika nafasi iliyo wima.

Bonasi pia ni maendeleo ya miundombinu, msukumo kwa maendeleo ya eneo, mji wa sayansi, na kadhalika.

UPD: infographic nje. Inasikitisha, hatukuwa na wakati wa kuchora upya uwekaji wa satelaiti. Bado kwa ufupi sana, tulijaribu kueleza kilichoandikwa hapa. Kwa maoni yangu, iligeuka vizuri.