Geekly articles weekly

لماذا سافر سويوز إلى محطة الفضاء الدولية لمدة يومين أو مقذوفات مسلية



منذ عام 2013 ، كانت المركبة الفضائية سويوز تحلق في محطة الفضاء الدولية في نمط قصير من ست ساعات. إنها أكثر راحة للطاقم ، والانتقال إلى مخطط لرسو السفن لمدة يومين يعني عادة أن "هناك خطأ ما". ولكن هذه المرة لم تكن هناك أعطال ، وبالنسبة لـ Soyuz TMA-18M ، تم التخطيط في الأصل مخططًا لمدة يومين. لماذا حدث هذا؟

جولة تاريخية



رستان من سويوز

على مدى عقود من تطوير الفضاء ، تمكن الاتحاد السوفياتي / روسيا والولايات المتحدة الأمريكية من محاولة إرساء خوارزميات لفترات مختلفة جدًا. الرقم القياسي المطلق لسرعة الإرساء ملك لنا - في ربيع عام 1968 ، تمكنت طائرتان "Soyuz" بدون طيار تحت الاسمين "Cosmos-212" و "-213" من الالتحام بعد 47 دقيقة فقط من إطلاق السفينة الثانية. سيكون الرقم القياسي المأهول هو سجلنا أيضًا إذا تمكن Georgy Beregovoy في Soyuz-3 من الالتحام مع Soyuz-2 غير المأهولة - كان على بعد 200 متر من الهدف بعد أقل من ساعة من البداية. لكن بيرجوفوي لم يحالفه الحظ ، وسجل كونراد وجوردون الأسرع لرسو السفن المأهولة ، الذي تمكن من إرساء الجوزاء 11 بهدف Agen في 1 ساعة و 34 دقيقة. إذا تحدثنا عن الرحلات الجوية إلى المحطات المدارية ،حتى عام 2013 ، كان لدى الأمريكيين رقم قياسي - رست البعثات إلى محطة Skylab بعد 8 ساعات من الإطلاق. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، حتى عام 1986 ، تم اعتماد مخطط الاتصال اليومي ، وبعد أن بدأت محطة مير في العمل ، تحولوا إلى مخطط لمدة يومين ، والذي تم نقله أيضًا إلى محطة الفضاء الدولية.

القليل من الفيزياء


وصف التقارب والالتحام أمر بسيط. من الضروري فقط تشكيل مثل هذا المدار لتكون قريبًا من الهدف ، لإخماد السرعة النسبية ، للاقتراب والرسو. في الواقع ، بالطبع ، هذه العملية أكثر تعقيدًا. في "الاتحاد" لا يوجد أي مدار أولي ، ووقوده ليس لانهائي. في ظل هذه الظروف ، تصبح زاوية الطور والمدى المسموح به معلمات مهمة جدًا.

زاوية الطور هي الزاوية بين السفينة والهدف في مستوى المدار.
نطاق الطور هو زاوية الطور المسموح بها التي يمكن من خلالها الإرساء.



بالنسبة للدائرة التي تستغرق يومين ، يكون نطاق الطور كبيرًا جدًا - حوالي 150 درجة ، وزاوية الطور عادة ما تكون في النطاق 200-400 درجة. مخطط الست ساعات أكثر صرامة - من الضروري تلبية زاوية الطور 30 ​​± 15 °. من أجل التمكن من الالتحام في ست ساعات ، ذهبت المقذوفات حتى إلى الحيلة - فور إطلاقها ، تتلقى السفينة بيانات لتصحيح المدار وفقًا لمعايير الإطلاق المقدرة (وفي العالم الحقيقي ، تفتقد مركبة الإطلاق دائمًا القليل). ثم ، في الدور الثاني ، يتم تحليل مداره على الأرض ويتم إرسال البيانات لنبضات تصحيح تصحح خطأ الإزالة. لا تنس أن دورة واحدة حوالي 90 دقيقة ، أي لجميع عمليات الإرساء لا يوجد سوى أربعة أدوار.


مخطط المناورات "يونيون TMA-16M". يتم حساب أول نبضتين ، والثاني تصحيحي. انتبه إلى المناورة النشطة - فالنبضات تذهب كل نصف ساعة تقريبًا.


مخطط مناورات Soyuz TMA-18M.

رياضيات شعوذة


يعتمد حساب تاريخ الإطلاق والمعلمات على عدد كبير من القيود:
  • يمكن البدء في محطة الفضاء الدولية من بايكونور مرة واحدة في اليوم.
  • تفقد محطة الفضاء الدولية الارتفاع بشكل غير متوقع - اعتمادًا على النشاط الشمسي.
  • قد تُجبر محطة الفضاء الدولية على إجراء مناورة للتهرب من الحطام الفضائي في يوم لم يكن معروفًا من قبل
  • من الضروري أن يتم الإرساء على جانب النهار من المدار وفي رؤية نقاط التحكم الأرضية على أراضينا.
  • يجب أن تبقى معلمات المدار متوافقة مع عمليات الإطلاق والهبوط اللاحقة مع أفق تخطيط يبلغ حوالي عام.

في ظل هذه الظروف ، تصبح المقذوفات صغار القاذفين ، مع مراعاة ليس فقط الكثير من المعلمات ، ولكن أيضًا توقعات لتغييرها بمرور الوقت. بالنسبة للجدول الزمني لست ساعات ، على الرغم من كل الجهود ، اضطررت حتى إلى التخفيف - يمكن أن تبدأ البداية الآن إلى الأمام أو الخلف في يوم من الأيام.

فشلت الشمس


تم فقد فرصة مخطط Soyuz TMA-18M لمدة ست ساعات بسبب عاملين. أولاً ، كان على محطة الفضاء الدولية تفادي الحطام الفضائي في 26 يوليو. وثانيًا ، فشلت الشمس - النشاط أقل بكثير مما كان متوقعًا جعل محيط الأرض أكثر "نظافة" من جزيئات الغلاف الجوي ، وانخفضت ISS أبطأ من القيم المحسوبة. تم استخدام فرصة تأخير البدء بيوم واحد مرة أخرى في يونيو - بسبب نفس تجنب الحطام وانخفاض النشاط الشمسي ، جعلت معلمات المدار ISS تاريخ الإطلاق في 1 سبتمبر غير مناسب. طوال شهر أغسطس ، استمرت بعض المؤامرات - على الرغم من رفض تصحيح مدار واحد ، اقتربت زاوية الطور من القيمة المحددة. لا حظ - في النهاية ، تجاوز القيمة المسموح بها ، ولم تكن هناك بدائل أخرى متبقية ، باستثناء مخطط يومين.



من الناحية النظرية ، يمكن للمرء أن يحاول إبطاء محطة الفضاء الدولية ، ولكن هذا حل مكلف للغاية - من أجل إبطاء محركات Progress ، التي يتم إرساؤها إلى وحدة Zvezda ، سيتعين على المرء تدوير محطة أربعمائة طن 180 درجة مرتين. سوف يضيع الكثير من الوقود. هناك خيار آخر مثير للاهتمام - يمكن لمركز التحكم في موسكو أن يطلب من مركز التحكم في هيوستن الحفاظ على الألواح الشمسية لمحطة الفضاء الدولية متعامدة مع اتجاه الرحلة بحيث "تلتقط" الحد الأقصى من الجزيئات الجوية وتبطئ المحطة. لكن هذا الحل ليس ممكنًا دائمًا أيضًا ، يجب على الألواح الشمسية تزويد المحطة بالطاقة ولا يمكنها الدوران بشكل تعسفي.

ليس هناك حد للكمال


الغريب أن الجدول الزمني لست ساعات ليس الحد الأقصى. عندما يتحول Soyuz و Progress إلى Soyuz-2.1a ، فإن الوسيط الرقمي الجديد مع دقة خرج أعلى سيقضي على نبضتي تصحيح ويقلل من الرحلة إلى محطة الفضاء الدولية بثورة واحدة أو ساعة ونصف. وفقًا للتأكيدات البالستية ، سينخفض ​​نطاق المرحلة قليلاً ، إلى 25-28 درجة. من الناحية النظرية ، إذا قمت بتغيير خوارزمية الاقتراب من محطة الفضاء الدولية ، يمكن تقليل وقت الرحلة أكثر من ذلك ، وحتى الإرساء في جولة واحدة في المستقبل لا يبدو مستحيلًا تمامًا.

في إعداد المنشور المستخدم
  • مواد منتدى مجلة Cosmonautics News.
  • مقابلة مع رئيس قسم المقذوفات في RSC Energia Rafail Murtazin.


يمكنك الشعور بحيل المقذوفات المدارية في محاكي Orbiter المجاني ، حاول الطيران إلى محطة الفضاء الدولية في Soyuz .

من خلال وسم "صعوبات غير واضحة " - الصواريخ والمحركات ومواقع الإطلاق والمدارات ، إلخ.

Source: https://habr.com/ru/post/ar383793/

More articles:


All Articles