Uzay tünelleri ve kafadaki demir veya neden Vostochny kozmodromuna ihtiyacımız var?

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Geçen gün, Vostochny kozmodromundan ilk fırlatmaya adanmış RIA Novosti'nin bilgi grafiğine bakmam istendi. Ve materyalin formatının sınırlamaları nedeniyle büyük bir basitleştirme olacaktır. Aslında, Vostochny kozmodromuna ihtiyacımız yok çünkü sivil fırlatmaların çoğu Baykonur kozmodromundan gerçekleşiyor.

Ancak buna neden ihtiyacımız olduğunu açıklamak için, bir uzay aracının yörüngesinin neden bir tünele benzetilebileceğini ve ayrıca gökten ne tür bir "demir" düştüğünü ve kime düştüğünü açıklamamız gerekecek.

gökyüzünde tünel

Yörünge hareketinin fiziği tamamen mantığa aykırıdır. Aksine, sıradan bir insanın hayal ettiğinin tam tersidir. Ve görünüşte gerçekçilik için çabalayan iyi filmler bile, uyduların ve uzay gemilerinin nasıl uçtuğuna dair tamamen yanlış bir fikir veriyor. Hubble'dan ISS'ye ve ardından Çin istasyonuna ünlü bir şekilde uçan "Yerçekimi" ni hatırlıyor musunuz? Yörünge yüksekliklerindeki farkı atsak bile, yörünge hareketinin bir parametresi bu tür uçuşların en ufak şansını bile öldürür. Bu parametreye "yörünge eğimi" denir.

yörünge eğimiuydunun yörünge düzlemi ile ekvator düzlemi arasındaki açıdır (bir Dünya uydusu için)

Örneğin, "Yerçekimi" durumunda resim şöyle olacaktır:

Ve yörüngelerin düzlemlerinin hiç örtüşmemesi bir sorun değil. Asıl sorun, düşük dairesel yörünge için (ve Hubble, ISS, Tiangong ve diğer uyduların kütlesi düşük dairesel yörüngedir), eğimdeki değişimin çok pahalı olmasıdır. Yörüngeyi 45 ° "döndürmek" için hızımızı yaklaşık 8 km / s, yörüngeye girmek için ihtiyaç duyduğumuz miktarla aynı miktarda değiştirmemiz gerekecek. Ve hızı değiştirmek, yakıt israfı ve aşamaların sıfırlanmasıdır. Yani, 300 ton kütleli bir roket 7 tonu yörüngeye sokarsa, eğimde 45 ° 'lik bir değişiklikten sonra sadece 150 kilogram kalacaktır. Aslında, her yörünge, çapı hızını değiştirme yeteneğine bağlı olan görünmez bir tünelin içinde uçar. Bu nedenle uyduları fırlatırken hemen istenilen eğime getirmeye çalışırlar.

dövülmüş yollar

Mevcut yörüngeler için hangi eğim kullanılır? Artık Dünya'nın yörüngesinde birçok uydu var:

Yakından bakarsanız, bazı yörüngelerde daha fazla uydu olduğunu görebilirsiniz. İşte uyduların Dünya'ya göre hareketini gösteren bir resim:

sabit yörünge (Yeşil). 36.000 km yükseklikte ve 0° eğimli dairesel bir yörüngedir. Üzerindeki uydu, dünya yüzeyinde bir noktanın üzerinde yer almaktadır, bu nedenle resimde doğru coğrafi yörünge yeşil bir nokta ile belirtilmiştir. Yeşil döngüler hatalı uydulardır veya yakıtı tükenmiştir. Jeostatik yörünge, ayın rahatsız edici etkisi altındadır ve sadece yerinde kalmak için yakıt harcamanız gerekir. Bu yörünge, karlı olan telekomünikasyon uyduları tarafından doldurulur, bu nedenle üzerinde boş yer bulmak zaten zordur.

GLONAS / GPS yörüngeleri (Mavi ve kırmızı). Bu yörüngeler yaklaşık 20.000 kilometre yükseklikte ve 60 ° civarında bir eğime sahiptir. Adından da anlaşılacağı gibi, navigasyon uyduları taşırlar.

kutup yörüngeleri (sarı). Bu yörüngeler 90 ° civarında eğimlidir ve rakım genellikle 1000 km'den fazla değildir. Bu durumda, uydu her devirde kutupların üzerinden uçacak ve Dünya'nın tüm bölgesini görecek. Bu tür yörüngelerin ayrı bir alt türü, uyduların yaklaşık olarak aynı yerel saatte Dünya'nın farklı bölgeleri üzerinde uçtuğu 600-800 km yükseklikte ve 98 ° eğimli güneş senkronize yörüngelerdir. Bu yörüngeler meteorolojik, haritalama ve keşif uyduları için talep görmektedir.

Ek olarak, 450 km yükseklikte ve 51,6 ° eğime sahip ISS yörüngesine dikkat edilmelidir.

kalpsiz coğrafya

Pekala, ruh hallerini anladık, okuyucu diyecek. Ve kozmodrom nerede? Gerçek şu ki, böyle hoş olmayan bir fiziksel yasa var:

Yörüngenin ilk eğimi, kozmodromun enleminden daha az olamaz

Nedenmiş? Uydunun yörüngesini Dünya haritasına çizersek her şey daha netleşir:

Baykonur'dan başlayarak doğuya doğru hızlanmaya başlarsak, o zaman Baykonur enlemi 45 ° (kırmızı) eğimli bir yörünge elde ederiz. Kuzeydoğuya doğru hızlanmaya başlarsak, yörüngenin en kuzey noktası Baykonur'un kuzeyi olacak, yani eğim daha büyük (sarı) olacaktır. Hile yapmaya ve güneydoğuya doğru hızlanmaya başlarsak, ortaya çıkan yörünge Baykonur'un kuzeyindeki en kuzey noktayı ve yine daha büyük bir eğimi (mavi) içerecektir.

Ancak böyle bir yörünge, Dünya'nın kütle merkezinden geçmediği için fiziksel olarak imkansızdır. Daha doğrusu, motor kapalıyken uçmak imkansızdır. Motor çalışırken bir süre böyle bir yörüngede kalabilirsiniz, ancak yakıt çok çabuk bitecektir.

Bu nedenle, uyduları ekvatordan değil, sabit yörüngeye fırlatmak istiyorsak, bir şekilde yörünge eğimini sıfırlamamız ve yakıt tüketmemiz gerekiyor. Aynı Soyuz-2.1a roketinin ekvator yakınındaki Kuru kozmodromundan uyduları coğrafi yörüngeye başarılı bir şekilde fırlatmasını, ancak Baykonur'dan bu görevler için kullanılmamasını açıklayan bu maliyetlerdir.

Rusya bir kuzey ülkesidir. Ve uydular, 63 ° enleminde bulunan Plesetsk'ten kutup ve GLONASS yörüngelerine güvenli bir şekilde başlatılabilirse, o zaman bir jeostatik yörünge için, kozmodrom ne kadar güneyde bulunursa, o kadar iyidir. Ve burada ikinci sorun devreye giriyor - her bölge bir kozmodrom için uygun değil.

kumpol üzerinde adım

Tüm modern roketler, bir uyduyu fırlatırken, Dünya'ya düşen harcanan aşamaları ve burun kaplamalarını düşürür. Kaza alanı başka bir ülkedeyse, her fırlatma için o ülke ile görüşmeniz gerekir. Bu nedenle, örneğin, Baykonur kozmodromunun minimum eğimi 45 ° değil 51 °, aksi takdirde ikinci aşama Çin'e düşecek:

İlk etabın düştüğü yerde ise Kazakistan ile anlaşmanız ve bu alanların kullanımı için ödeme yapmanız gerekiyor. Bazen sorunlar ortaya çıkar ve uyduların fırlatılması ertelenir. Düşüş alanları oldukça büyük yabancılaştırılmalıdır:

Ve Rusya'nın Avrupa kısmında bir kozmodrom için iyi yerler yok. Haritalarla oynadım, Kafkasya'da Mozdok bölgesinden kaçabilir ve fırlatmaya çalışabilirsiniz, ancak o zaman bile ikinci aşamaların Kazakistan'a düşmemesi için denemeniz gerekecek. Kırım'dan bir roket fırlatırsanız, ilk aşama Rostov-on-Don yakınlarındaki nüfuslu bölgelere düşecek ve ikinci aşama yine Kazakistan'a düşmeye çalışacak. Ve bu, her iki seçenekte de altyapı sorunlarını hesaba katmıyor. Bu arka plana karşı, ABD uzay limanları için mevcut olan eğilimlere bakacak ve fizik ve coğrafyanın kalpsizliğine pişman olacaksınız.

Ama bizim de bir doğu sahilimiz var. Ve eğer kozmodromu oraya yerleştirirsek, en çok talep edilen eğimler için harcanan aşamaların düşüşü için uzak alanlar bulmak mümkün olacaktır: 51, 6 ° (ISS'ye ve coğrafi yörüngeye), 64, 8 ° (GLONASS, bazı Dünya algılama uyduları), 98 ° (kutup yörüngesine).

bir kez daha tez

Vostochny kozmodromu, bu fırlatmaları diğer ülkelerle koordine etmeye ve dışlama alanlarını kullanmaları için onlara ödeme yapmaya gerek kalmadan, coğrafi yörüngeye ve ISS'ye faydalı yükleri fırlatmamızı sağlayacak. Ülkenin güney kesiminde yer alır ve Baykonur'dan daha kötü olmayan bir başlangıç yörünge eğimi sağlar. Baykonur'da yeni Angara fırlatma aracı için bir fırlatma kompleksi inşa etmek mantıksızdır (bir kez daha, fırlatma ve çarpışma alanlarının koordinasyonu), ancak Vostochny'den daha az yük sağlamayacaktır.

Güzel küçük şey: Kourou'daki gibi bir servis kulesi olan yeni fırlatma kompleksi, fırlatma aracına dik bir konumda monte edilmesi gereken batı yüklerinin fırlatılmasına izin verecek.

Bir bonus aynı zamanda altyapının geliştirilmesi, bölgenin gelişmesine bir ivme, bir bilim şehri vb.

UPD: infografik çıktı. Yazık ki, uyduların yerleşimini yeniden çizmek için zamanımız olmadı. Yine çok kısaca burada yazılanları açıklamaya çalıştık. Bana göre, güzel çıktı.