Geekly articles weekly

Mengapa Soyuz terbang ke ISS selama dua hari atau balistik menghibur



Sejak 2013, pesawat ruang angkasa Soyuz telah menerbangkan ISS dalam pola enam jam singkat. Dia lebih nyaman untuk kru, dan transisi ke skema docking dua hari biasanya berarti bahwa "ada yang salah." Tapi kali ini tidak ada kerusakan, dan untuk Soyuz TMA-18M skema dua hari awalnya direncanakan. Kenapa ini terjadi?

Tur sejarah



Dua kapal Soyuz merapat

Selama beberapa dekade pengembangan ruang angkasa, Uni Soviet / Rusia dan Amerika Serikat berhasil mencoba docking algoritma dengan durasi yang sangat berbeda. Rekor absolut untuk kecepatan docking adalah milik kami - pada musim semi 1968, dua "Soyuz" tanpa nama dengan nama "Cosmos-212" dan "-213" berhasil merapat hanya 47 menit setelah peluncuran kapal kedua. Rekor berawak juga akan menjadi milik kita jika Georgy Beregovoy di Soyuz-3 bisa berlabuh dengan Soyuz-2 tanpa awak - jaraknya 200 meter dari target kurang dari satu jam setelah start. Tapi Beregovoy tidak beruntung, dan rekor untuk docking berawak tercepat adalah milik Conrad dan Gordon, yang berhasil merapat Gemini 11 dengan target Agen dalam 1 jam 34 menit. Jika kita berbicara tentang penerbangan ke stasiun orbital,hingga 2013, Amerika memiliki rekor - misi ke stasiun Skylab merapat 8 jam setelah peluncuran. Di Uni Soviet, hingga 1986, skema koneksi harian diadopsi, dan setelah stasiun Mir mulai beroperasi, mereka beralih ke skema dua hari, yang juga ditransfer ke ISS.

Sedikit fisika


Menggambarkan pemulihan hubungan dan docking itu sederhana. Anda hanya perlu membentuk orbit seperti itu agar dekat dengan target, untuk memadamkan kecepatan relatif, untuk menjadi lebih dekat dan berlabuh. Pada kenyataannya, tentu saja, proses ini jauh lebih rumit. Pada "Union" tidak mungkin ada orbit awal, dan bahan bakarnya tidak terbatas. Dalam kondisi seperti itu, sudut fase dan rentang yang diijinkan menjadi parameter yang sangat penting.

Sudut fase adalah sudut antara kapal dan target di bidang orbit.
Rentang fase adalah sudut fase yang diizinkan di mana docking dimungkinkan.



Untuk sirkuit dua hari, rentang fase sangat besar - sekitar 150 °, dan sudut fase biasanya di kisaran 200-400 °. Skema enam jam jauh lebih ketat - perlu untuk memenuhi sudut fase 30 ± 15 °. Untuk dapat berlabuh dalam enam jam, balistik bahkan mencapai trik - segera setelah diluncurkan, kapal menerima data untuk mengoreksi orbit sesuai dengan perkiraan parameter peluncuran (dan di dunia nyata, kendaraan peluncuran selalu meleset sedikit). Kemudian, pada belokan kedua, orbitnya dianalisis di Bumi dan data dikirim untuk dua pulsa koreksi yang mengoreksi kesalahan eliminasi. Jangan lupa bahwa satu putaran sekitar 90 menit, mis. untuk semua operasi dok hanya ada empat putaran.


Skema manuver "Union TMA-16M." Dua pulsa pertama dihitung, dua pulsa korektif. Perhatikan manuver aktif - impuls dilakukan kira-kira setiap setengah jam.


Skema manuver Soyuz TMA-18M.

Juggler matematika


Perhitungan tanggal peluncuran dan parameter tergantung pada sejumlah besar pembatasan:
  • Mulai ke ISS dari Baikonur dimungkinkan sekali sehari.
  • ISS kehilangan ketinggian secara tak terduga - tergantung pada aktivitas matahari.
  • ISS mungkin terpaksa melakukan manuver penghindaran puing ruang pada hari yang sebelumnya tidak diketahui
  • Sangat penting bahwa docking berlangsung di sisi hari orbit dan dalam visibilitas titik kontrol tanah di wilayah kami.
  • Parameter orbit harus tetap kompatibel dengan peluncuran dan pendaratan berikutnya dengan horizon perencanaan sekitar satu tahun.

Dalam kondisi seperti itu, balistik menjadi pemain sulap kecil, dengan mempertimbangkan tidak hanya banyak parameter, tetapi juga perkiraan perubahan mereka dari waktu ke waktu. Untuk jadwal enam jam, terlepas dari semua upaya, saya bahkan harus membuat kelegaan - awalnya sekarang bisa bergerak maju atau mundur satu hari.

Matahari gagal


Peluang untuk skema Soyuz TMA-18M enam jam hilang karena dua faktor. Pertama, ISS harus menghindari puing-puing luar angkasa pada 26 Juli. Dan kedua, Matahari gagal - aktivitas yang jauh lebih rendah dari yang diperkirakan membuat lingkungan Bumi lebih "bersih" dari molekul atmosfer, dan ISS menurun lebih lambat dari nilai yang dihitung. Peluang untuk menunda dimulainya satu hari digunakan kembali pada bulan Juni - karena menghindari puing-puing dan aktivitas matahari yang rendah, parameter orbit ISS membuat tanggal peluncuran 1 September tidak cocok. Sepanjang Agustus, beberapa intrik bertahan - meskipun ada penolakan terhadap satu koreksi orbit, sudut fase mendekati nilai pembatas. Tidak beruntung - pada akhirnya, ia melampaui nilai yang diizinkan, dan tidak ada alternatif lain yang tersisa, kecuali skema dua hari.



Secara teori, seseorang dapat mencoba memperlambat ISS, tetapi ini adalah solusi yang sangat mahal - untuk memperlambat mesin Progress, yang merapat ke modul Zvezda, seseorang harus memutar stasiun empat ratus ton 180 ° dua kali. Terlalu banyak bahan bakar akan terbuang sia-sia. Ada pilihan lain yang menarik - pusat kontrol Moskow bisa meminta pusat kendali Houston untuk menjaga panel surya ISS tegak lurus dengan arah penerbangan sehingga mereka "menangkap" molekul atmosfer maksimum dan memperlambat stasiun. Tetapi solusi ini juga tidak selalu memungkinkan, panel surya harus memasok stasiun dengan energi dan tidak dapat berputar secara sewenang-wenang.

Tidak ada batasan untuk kesempurnaan


Anehnya, jadwal enam jam bukanlah batasnya. Ketika Soyuz dan Progress beralih ke Soyuz-2.1a, media digital baru dengan akurasi output yang lebih tinggi akan menghilangkan dua pulsa koreksi dan mengurangi penerbangan ke ISS oleh satu revolusi atau satu setengah jam. Menurut jaminan balistik, rentang fase akan turun sedikit, ke 25-28 °. Secara teori, jika Anda mengubah algoritme pendekatan ke ISS, waktu penerbangan dapat dikurangi bahkan lebih, dan bahkan berlabuh dalam satu putaran di masa mendatang tidak terlihat mustahil.

Dalam menyiapkan publikasi digunakan
  • Materi forum jurnal "Berita Kosmonautika".
  • Wawancara dengan kepala departemen balistik RSC Energia Rafail Murtazin.


Anda dapat merasakan trik balistik orbital di simulator Orbiter gratis, coba terbang ke ISS di Soyuz .

Dengan tag "kesulitan yang tidak mencolok " - roket, mesin, situs peluncuran, orbit, dll.

Source: https://habr.com/ru/post/id383793/

More articles:


All Articles