Trik orbital Soviet
Sejarah astronotika, seperti industri lainnya, menyimpan contoh keputusan yang cerdas ketika tujuan yang diinginkan tercapai dengan cara yang indah dan tak terduga. Uni Soviet / Rusia tidak beruntung dengan ketersediaan orbit geostasioner. Tetapi alih-alih mencapainya dengan rudal yang lebih berat atau mencoba mengurangi massa muatan, para pengembang lebih menyukai gagasan menggunakan orbit khusus. Tentang orbit ini dan satelit yang masih menggunakannya, kisah kita hari ini.Fisika
Berbicara tentang orbit geostasioner dan sangat elips, perlu diingat konsep seperti kecenderungan orbital . Dalam hal ini, kemiringan orbit adalah sudut antara bidang ekuator Bumi dan bidang orbit satelit:
Jika kita mulai dari kosmodrom dan mulai berakselerasi secara ketat ke timur, maka orbit yang dihasilkan akan memiliki kecenderungan yang sama dengan lintang kosmodrom. Jika kita mulai berakselerasi, menyimpang ke utara, maka kecenderungan yang dihasilkan akan lebih besar. Jika kita, setelah berpikir bahwa ini akan mengurangi kecenderungan, mulai berakselerasi ke tenggara, orbit yang dihasilkan juga akan memiliki kecenderungan yang lebih besar daripada garis lintang kita. Mengapa? Lihat gambar: selama akselerasi ketat ke timur, titik paling utara dari proyeksi orbit (garis biru) adalah pelabuhan antariksa kita. Dan jika kita berakselerasi ke tenggara, maka titik paling utara dari proyeksi orbit yang dihasilkan akan berada di utara kosmodrom kita, dan kecenderungan orbit akan lebih besar daripada garis lintang kosmodrom:
Kesimpulan: ketika pesawat ruang angkasa mulai, kecenderungan awal orbitnya tidak boleh kurang dari garis lintang kosmodrom.Untuk memasuki orbit geostasioner (kemiringan 0 °), perlunya nol kecenderungan, tetapi ini membutuhkan bahan bakar tambahan (fisika dari proses ini adalah percakapan menarik yang terpisah) Kosmodrom Baikonur memiliki garis lintang 45 °, dan, mengingat tahap roket yang dihabiskan tidak boleh jatuh ke Cina, roket diluncurkan ke arah timur laut pada rute dengan kecenderungan 65 ° dan 51,6 °. Akibatnya, kendaraan peluncuran empat tahap 8K78, yang meluncurkan satu setengah ton ke bulan, dan hampir satu ton ke Mars, hanya dapat membawa ~ 100 kg ke orbit geostasioner. Agar sesuai dengan massa seperti itu, satelit komunikasi geostasioner penuh pada awal tahun 60an, tidak ada satu negara pun yang bisa melakukannya. Itu perlu untuk menciptakan sesuatu yang lain. Mekanika orbital datang untuk menyelamatkan. Semakin tinggi ketinggian satelit, semakin lambat bergerak relatif ke bumi. Pada ketinggian 36.000 km di atas garis khatulistiwa, satelit akan secara konstan menggantung di satu titik di Bumi (orbit geostasioner juga bekerja pada gagasan ini). Dan jika kita menempatkan satelit ke orbit, yang merupakan elips memanjang,maka kecepatannya akan berubah sangat banyak. Pada pericenter (titik orbit yang paling dekat dengan Bumi) ia akan terbang sangat cepat, tetapi di area apocenter (titik orbit paling jauh dari Bumi), ia praktis akan membeku selama beberapa jam. Jika titik menandai jalur satelit dengan interval satu jam, kita mendapatkan gambar berikut:
Selain hampir tidak bisa bergerak, pada ketinggian tinggi, satelit akan melihat area yang luas dari planet kita dan akan dapat menyediakan komunikasi antara titik-titik terpencil. Kecenderungan besar orbit akan berarti bahwa bahkan di Kutub Utara tidak akan ada masalah dengan penerimaan sinyal. Dan jika Anda memilih kemiringan mendekati 63,4 °, maka interferensi gravitasi dari Bumi akan minimal, dan dalam orbitnya akan mungkin dilakukan secara praktis tanpa koreksi. Jadi orbit "Petir" lahir dengan parameter:- Pericenter: 500 km
- Apocenter: 40 000 km
- Kemiringan: 62.8 °
- Periode sirkulasi: 12 jam
Jika kita berada di satelit yang terbang dalam orbit seperti itu, kita akan melihat Bumi seperti ini:Perwujudan di kelenjar
Roket 8K78 dapat meluncurkan sebanyak 1600 kg ke orbit yang sangat elips. Itu adalah berkah bagi para pengembang - dimungkinkan untuk membuat satelit yang kuat dengan kemampuan hebat dan pada saat yang sama "membersihkan hidung" orang Amerika, yang satelit komunikasinya tidak melebihi 300 kg dalam massa. Peralatan yang dihasilkan terkesan dengan karakteristiknya:
Peralatan satelit mencakup tiga repeater dengan daya 40 W dan dua cadangan dengan daya 20 W, dan baterai surya dengan total daya satu setengah kilowatt menghasilkan listrik untuk mereka. Untuk menerima dan mengirimkan data, dua antena parabola yang dapat dikontrol dengan diameter 1,4 meter digunakan. Perangkat ini dikendalikan oleh perangkat program-waktu transistor, nenek moyang komputer modern, dan orientasi didukung oleh kekuatan tiga tingkat yang unikSistem kontrol menerapkan algoritma mode penerbangan kompleks dengan orientasi triaksial. Di tempat kerja, peralatan mempertahankan orientasi konstan oleh baterai surya ke Matahari, menyertai Bumi dengan antena utama yang dikendalikan. Setelah menyelesaikan bagian kerja, peralatan diputar sesuai dengan data vertikal inframerah hingga menempati posisi yang sejajar dengan vektor kecepatan orbital di pericenter. Di area pericenter, sesuai dengan perintah yang tersimpan di ingatannya, ia bisa melakukan koreksi orbit.
Tampak atas, kerucut sistem propulsi dan balon nitrogen terkompresi untuk sistem orientasi
terlihat jelas. Tampak bawah, panel surya, blok sensor di ujung dan antena terlihat.Diasumsikan bahwa periode keberadaan aktif perangkat akan melebihi satu tahun, angkanya, pada waktu itu, fantastis. Perangkat itu disebut "Petir", dan, melihat ke depan, katakanlah itu ternyata sangat zaman sehingga baik orbit dan kendaraan peluncuran 8K78 dinamai untuk menghormatinya.Eksploitasi
Peluncuran kendaraan "Petir-M", keturunan dari kendaraan peluncuran "Petir"Pada saat itu, awal operasi tidak mudah. Pada 4 Juni 1964, Lightning pertama tidak mencapai orbit karena kecelakaan kendaraan peluncuran. Pada 22 Agustus 1964, perangkat kedua berhasil diluncurkan ke orbit yang dekat dengan yang dihitung. Tetapi masalahnya adalah bahwa kedua antena utama, yang seharusnya saling menduplikasi, tidak terbuka. Investigasi menemukan bahwa selama pengujian pada salah satu antena, kerusakan pada isolasi kabel terdeteksi, dan, menurut perancang, batang antena juga dibungkus dengan pita vinil. Di ruang angkasa, dalam bayang-bayang panel surya, pita itu membeku, dan mata air, yang sudah kesulitan membuka antena, tidak bisa mengalahkan plastik beku. "Petir" kedua hilang. Untuk masa depan, masalahnya mudah untuk diperbaiki, pegas pada batang antena diganti dengan motor listrik, yang dijamin untuk sepenuhnya mengungkapkan antena. Akhirnya,Pada 23 April 1965, Lightning ketiga berhasil diluncurkan dan ternyata sepenuhnya beroperasi. Ada saat-saat gugup ketika relay utama tidak ingin dihidupkan pertama kali, tetapi, setelah beberapa menit yang menyakitkan terus-menerus mengirimkan perintah dari Bumi untuk menghidupkan repeater, itu masih menyala. Antara Moskow dan Vladivostok, komunikasi dibangun melalui satelit repeater Soviet pertama:
Rekaman televisi pertama yang ditransmisikan menggunakan Lightning.Kekuatan sinyal besar berarti bahwa antena besar tidak diperlukan untuk penerimaannya, dan paviliun Orbit yang relatif kecil dibangun di seluruh negeri: Bagian
utara dan timur USSR dengan cepat ditutupi oleh jaringan stasiun penyiaran satelit:
Satelit televisi dari keajaiban teknis dengan cepat menjadi biasa, ketua komite regional di Timur Jauh segera menyatakan bahwa Brezhnev secara pribadi akan mengeluh jika ada masalah dengan penyiaran. Pada 1984, jumlah stasiun Orbit melebihi seratus, membuat TV satelit Soviet tersedia bahkan di kota-kota kecil. Stasiun menyampaikan sinyal Moskow ke pusat televisi lokal, yang, pada gilirannya, sudah melayani area yang signifikan.Satelit Lightning pertama tidak bisa melewati garis kehidupan satu tahun. Karena fakta bahwa satelit itu terbang empat kali setiap hari melalui sabuk radiasi, panel surya mulai menurun dengan cepat. "Petir" pertama dapat hidup dari bulan April hingga November. Panel surya redundan ditambahkan ke desain satelit, yang dibuka jika perlu setelah degradasi besar. Sudah, "Petir" No. 7 mampu aktif secara aktif dari Oktober 1966 hingga Januari 1968. Untuk satelit Soviet, ini adalah waktu yang sangat lama."Petir" dikembangkan di Biro Desain S.P. Korolev, dan sudah pada tahun 1965, produksi mulai dipindahkan ke Krasnoyarsk "cabang nomor 2" di bawah kepemimpinan Mikhail Reshetnev. Dari sinilah mulailah sejarah agung perusahaan, yang sekarang dikenal sebagai AIS IS. Reshetnev Akademisi. Perangkat "Petir" dikembangkan secara aktif. Antena parabola telah digantikan oleh empat-helix:
Bingkai uji menarik dan cerita tentang antena empat-helix:
Panel surya tambahan.Perangkat - perangkat beralih ke kisaran gelombang sentimeter, belajar untuk menyiarkan tidak ke seluruh negara, tetapi untuk memisahkan zona waktu, jumlah saluran komunikasi dan throughputnya terus meningkat. Seiring waktu, "Lightning" tidak lagi digunakan untuk siaran televisi sipil dan menjadi satelit komunikasi militer. Perangkat terakhir dari keluarga Lightning, Lightning-3K, diluncurkan pada tahun 2001.Hari ini dan esok hari
Siaran TV sipil di Uni Soviet / Rusia akhirnya beralih ke orbit geostasioner. Kendaraan peluncuran Proton yang lebih memuat muatan muncul, yang mulai meluncurkan satelit ke stasiun geostasioner pada tahun 1975. Paviliun Orbit menuntut antena seluler dua belas meter dan hilang dari "antena" satelit, yang sekarang ditemukan di mana-mana. Satelit Lightning mengakhiri hidup mereka. Namun orbit Petir tidak mati. Ini sangat dibutuhkan untuk garis lintang tinggi kita, dan sekarang satelit komunikasi Meridian terbang di atasnya. Sejak 2012, sistem meteorologi Arktik telah dikembangkan. Sifat unik dari orbit ini juga digunakan di luar negeri - satelit militer Amerika NROL-35, yang diduga terkait dengan satelit dari sistem peringatan serangan rudal dan diluncurkan pada Desember 2014, diluncurkan tepat ke orbit Lightning. Siapa tahu, mungkin kilat di tangan gadis di lambang misi itu adalah petunjuk nama orbit?
Varian dari orbit Molniya, orbit Tundra dengan apocenter 46-52 ribu kilometer dan periode sirkulasi satu hari, digunakan oleh tiga satelit komunikasi radio Sirius XM dan sistem navigasi QZSS Jepang.Di masa depan, orbit Lightning tidak akan dilupakan. Orbit geostasioner kelebihan beban, sebagai suatu pilihan, satelit dapat mulai memasuki orbit yang sangat elips. Dan bahkan di luar perbatasan Bumi, penemuan balistik Soviet dapat digunakan: dalam proyek misi berawak ke Mars HERRO untuk kontrol robot waktu nyata di permukaan, diusulkan untuk menggunakan analog dari orbit Petir:Bahan tambahan
Saat menulis publikasi, berikut ini digunakan:Dengan tag "kesulitan yang tidak mencolok" - misil, mesin, fasilitas peluncuran, sensor, sistem orientasi, dan banyak lagi.KDPV - lukisan oleh A. Leonov "Petir - relai ruang"Source: https://habr.com/ru/post/id382889/
All Articles