Space tunnels at bakal sa ulo o bakit kailangan natin ang Vostochny cosmodrome

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Noong isang araw ako ay hiniling na kumunsulta sa infographic ng RIA Novosti, na nakatuon sa unang paglulunsad mula sa Vostochny cosmodrome. At magkakaroon ng isang pangunahing pagpapasimple dahil sa mga limitasyon ng format ng materyal. Sa katunayan, hindi natin kailangan ang Vostochny cosmodrome dahil ang karamihan sa mga sibilyang paglulunsad ay nagaganap mula sa Baikonur cosmodrome.

Ngunit upang maipaliwanag kung bakit kailangan natin ito, kailangan nating sabihin kung bakit maihahambing ang orbit ng isang spacecraft sa isang tunel, at ipaliwanag din kung anong uri ng "bakal" ang nahuhulog mula sa langit, at kung kanino ito nahuhulog.

Tunnel sa langit

Ang physics ng orbital motion ay ganap na counterintuitive. Bagkus, ito ay kabaligtaran ng iniisip ng isang ordinaryong tao. At kahit na ang mga magagandang pelikula, na tila nagsusumikap para sa pagiging totoo, ay nagbibigay ng ganap na maling ideya kung paano lumipad ang mga satellite at spaceship. Tandaan ang "Gravity", na sikat na lumipad mula sa Hubble patungo sa ISS, at pagkatapos ay sa istasyon ng China? Kahit na itapon natin ang pagkakaiba sa mga taas ng orbital, ang isang parameter ng paggalaw ng orbital ay pumapatay kahit na ang pinakamaliit na pagkakataon ng mga naturang flight. Ang parameter na ito ay tinatawag na "orbital inclination".

Pagkahilig sa orbitay ang anggulo sa pagitan ng eroplano ng orbit ng satellite at ng eroplano ng ekwador (para sa isang Earth satellite)

Halimbawa, para sa kaso ng "Gravity" ang larawan ay magiging ganito:

At ang katotohanan na ang mga eroplano ng mga orbit ay hindi nag-tutugma sa lahat ay hindi isang problema. Ang tunay na problema ay para sa isang mababang pabilog na orbit (at ang Hubble, ISS, Tiangong at ang masa ng iba pang mga satellite ay isang mababang pabilog na orbit), ang pagbabago sa pagkahilig ay napakamahal. Upang "iikot" ang orbit sa pamamagitan ng 45 °, kailangan nating baguhin ang ating bilis ng humigit-kumulang 8 km / s, sa parehong halaga na kailangan natin upang makapasok sa orbit. At ang pagbabago ng bilis ay isang pag-aaksaya ng gasolina at pag-reset ng mga yugto. Iyon ay, kung ang isang rocket na may masa na 300 tonelada ay naglalagay ng 7 tonelada sa orbit, pagkatapos ay pagkatapos ng pagbabago sa pagkahilig ng 45 °, 150 kilo lamang ang mananatili. Sa katunayan, ang bawat orbiter ay lumilipad sa loob ng isang di-nakikitang lagusan, na ang diameter nito ay nakasalalay sa kakayahan nitong baguhin ang bilis nito. Samakatuwid, kapag naglulunsad ng mga satellite, sinusubukan nilang dalhin agad ang mga ito sa nais na hilig.

Bagsak na mga kalsada

Anong hilig ang ginagamit para sa mga umiiral na orbiter? Mayroong maraming mga satellite sa orbit ng Earth ngayon:

Kung titingnan mong mabuti, makikita mo na may mas maraming satellite sa ilang orbit. Narito ang isang larawan na nagpapakita ng paggalaw ng mga satellite na may kaugnayan sa Earth:

Geostationary orbit (berde). Ito ay isang pabilog na orbit na may taas na 36,000 km at isang hilig na 0 °. Ang satellite dito ay matatagpuan sa itaas ng isang punto sa ibabaw ng mundo, samakatuwid, sa larawan, ang tamang geostationary orbit ay ipinahiwatig ng isang berdeng tuldok. Ang mga berdeng loop ay mga sira na satellite o wala nang gasolina. Ang geostationary orbit ay nasa ilalim ng nakakagambalang impluwensya ng buwan, at kailangan mong gumastos ng gasolina para lang manatili sa lugar. Ang orbit na ito ay pinaninirahan ng mga telecommunication satellite, na kumikita, kaya mahirap na makahanap ng mga bakanteng lugar dito.

Mga orbit ng GLONAS / GPS (asul at pula). Ang mga orbit na ito ay may taas na humigit-kumulang 20,000 kilometro at may hilig sa paligid ng 60 °. Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, nagdadala sila ng mga satellite ng nabigasyon.

Mga polar orbit (dilaw). Ang mga orbit na ito ay nakahilig sa rehiyon na 90 ° at ang altitude ay karaniwang hindi hihigit sa 1000 km. Sa kasong ito, lilipad ang satellite sa ibabaw ng mga poste tuwing rebolusyon at makikita ang buong teritoryo ng Earth. Ang isang hiwalay na subspecies ng naturang mga orbit ay sun-synchronous na mga orbit na may taas na 600-800 km at isang inclination na 98 °, kung saan ang mga satellite ay lumilipad sa iba't ibang bahagi ng Earth sa humigit-kumulang sa parehong lokal na oras. Ang mga orbit na ito ay in demand para sa meteorological, mapping at reconnaissance satellite.

Bilang karagdagan, ang ISS orbit na may taas na 450 km at isang hilig na 51.6 ° ay dapat tandaan.

Walang pusong heograpiya

Well, well, nalaman namin ang mga mood, sasabihin ng mambabasa. At saan ang kosmodrome? Ang katotohanan ay mayroong isang hindi kanais-nais na pisikal na batas:

Ang paunang hilig ng orbit ay hindi maaaring mas mababa sa latitude ng kosmodrome

Bakit ganon? Ang lahat ay nagiging mas malinaw kung iguguhit natin ang tilapon ng satellite sa mapa ng Earth:

Kung tayo, simula sa Baikonur, ay nagsisimulang bumilis sa silangan, pagkatapos ay makakakuha tayo ng isang orbit na may hilig ng Baikonur latitude, 45 ° (pula). Kung magsisimula tayong mapabilis sa hilagang-silangan, kung gayon ang pinakahilagang punto ng orbit ay magiging hilaga ng Baikonur, iyon ay, ang pagkahilig ay magiging mas malaki (dilaw). Kung susubukan nating manloko at magsimulang bumilis sa timog-silangan, ang resultang orbit ay magkakaroon pa rin ng pinakahilagang punto sa hilaga ng Baikonur at, muli, isang mas malaking hilig (asul).

Ngunit ang gayong orbit ay pisikal na imposible, dahil hindi ito dumadaan sa gitna ng masa ng Earth. Mas tiyak, imposibleng lumipad nang patayin ang makina. Maaari kang nasa ganoong orbit nang ilang oras habang tumatakbo ang makina, ngunit ang gasolina ay mauubos nang napakabilis.

Kaya, kung gusto nating maglunsad ng mga satellite sa geostationary orbit hindi mula sa ekwador, kailangan nating i-reset ang orbital inclination, na kumonsumo ng gasolina. Ang mga gastos na ito ang nagpapaliwanag kung bakit matagumpay na nailunsad ng parehong Soyuz-2.1a rocket ang mga satellite sa geostationary orbit mula sa Kuru cosmodrome malapit sa ekwador, ngunit hindi ginagamit para sa mga gawaing ito mula sa Baikonur.

Ang Russia ay isang hilagang bansa. At kung ang mga satellite ay maaaring ligtas na mailunsad sa mga polar at GLONASS orbit mula sa Plesetsk, na matatagpuan sa latitude na 63 °, kung gayon para sa isang geostationary orbit, mas malayo ang timog ng kosmodrome, mas mabuti. At narito ang pangalawang problema ay nagsisimula - hindi lahat ng teritoryo ay angkop para sa isang kosmodrome.

Tapak sa kumpol

Ang lahat ng mga modernong rocket, kapag naglulunsad ng satellite, ay bumabagsak sa mga ginugol na yugto at mga fairing ng ilong na nahuhulog sa Earth. Kung ang lugar ng pag-crash ay nasa ibang bansa, kailangan mong makipag-ayos sa bansang iyon para sa bawat paglulunsad. Samakatuwid, halimbawa, ang minimum na pagkahilig ng Baikonur cosmodrome ay hindi 45 °, ngunit 51 °, dahil kung hindi man ang pangalawang yugto ay mahuhulog sa China:

At sa lugar kung saan nahulog ang unang yugto, kailangan mong makipag-ayos sa Kazakhstan at magbayad para sa paggamit ng mga lugar na ito. Minsan ang mga problema ay lumitaw at ang paglulunsad ng mga satellite ay naantala. Ang mga lugar ng taglagas ay kailangang ihiwalay sa medyo malaki:

At sa European na bahagi ng Russia walang magandang lugar para sa isang kosmodrome. Naglaro ako sa mga mapa, sa Caucasus maaari kang umiwas at subukang ilunsad mula sa rehiyon ng Mozdok, ngunit kahit na pagkatapos ay kailangan mong subukan upang ang mga pangalawang yugto ay hindi mahulog sa Kazakhstan. Kung maglulunsad ka ng isang rocket mula sa Crimea, ang unang yugto ay mahuhulog sa mga populated na lugar malapit sa Rostov-on-Don, at ang pangalawang yugto ay muling magsusumikap na mahulog sa Kazakhstan. At hindi iyon isinasaalang-alang ang mga problema sa imprastraktura sa parehong mga pagpipilian. Laban sa background na ito, titingnan mo ang mga hilig na magagamit para sa mga spaceport ng US at ikinalulungkot mo ang kawalan ng puso ng pisika at heograpiya.

Ngunit mayroon din tayong silangang baybayin. At, kung ilalagay natin ang cosmodrome doon, posible na makahanap ng mga malalayong lugar para sa pagbagsak ng mga ginugol na yugto para sa pinaka-hinihiling na mga hilig: 51, 6 ° (sa ISS at geostationary orbit), 64, 8 ° (GLONASS, ilang Earth sensing satellite), 98 ° (sa polar orbit).

Muli thesis

Ang Vostochny cosmodrome ay magbibigay-daan sa amin na maglunsad ng mga payload sa geostationary orbit at sa ISS nang hindi kinakailangang i-coordinate ang mga paglulunsad na ito sa ibang mga bansa at bayaran ang mga ito para sa paggamit ng mga lugar na hindi kasama. Ito ay matatagpuan sa katimugang bahagi ng bansa at nagbibigay ng isang paunang orbital inclination na hindi mas masahol pa kaysa sa Baikonur. Hindi makatwiran na magtayo ng isang launch complex para sa bagong Angara launch vehicle sa Baikonur (muli, koordinasyon ng mga paglulunsad at mga lugar ng pag-crash), ngunit mula sa Vostochny ay magbibigay ito ng hindi bababa sa kargamento.

Magandang maliit na bagay: ang bagong launch complex na may service tower, tulad ng sa Kourou, ay magbibigay-daan sa paglulunsad ng mga western payload, na dapat na naka-mount sa launch vehicle sa isang patayong posisyon.

Ang bonus din ay ang pag-unlad ng imprastraktura, isang impetus sa pag-unlad ng teritoryo, isang lungsod sa agham, at iba pa.

UPD: lumabas ang infographic. Sayang lang, wala kaming time na i-redraw yung placement ng satellites. Sa madaling sabi, sinubukan naming ipaliwanag kung ano ang nakasulat dito. Sa aking opinyon, ito ay naging maganda.