Terowongan ruang dan besi di kepala, atau mengapa kita membutuhkan pelabuhan ruang angkasa Vostochny
Suatu hari saya diminta untuk memberi tahu RIA Novosti infografis tentang peluncuran pertama dari Vostochny Cosmodrome. Dan akan ada satu penyederhanaan utama karena keterbatasan dalam format materi. Faktanya, kita tidak memerlukan Vostochny Cosmodrome karena fakta bahwa kebanyakan peluncuran sipil dilakukan dari Baikonur Cosmodrome. Tetapi untuk menjelaskan mengapa kami membutuhkannya, kami harus memberi tahu Anda mengapa orbit pesawat ruang angkasa dapat dibandingkan dengan sebuah terowongan, dan juga untuk menjelaskan "besi" jenis apa yang jatuh dari langit, dan kepada siapa ia jatuh.Terowongan di langit
Fisika gerak orbital sepenuhnya intuitif. Ini agak kebalikan dari apa yang dibayangkan orang biasa. Dan bahkan film-film yang bagus, yang tampaknya berjuang untuk realisme, memberikan gagasan yang sepenuhnya salah tentang bagaimana satelit dan pesawat ruang angkasa terbang. Ingat "Gravity", di mana terkenal terbang dari Hubble ke ISS, dan kemudian ke stasiun Cina? Bahkan jika kita membuang perbedaan ketinggian orbit, satu parameter gerakan orbital membunuh peluang sekecil apapun dari penerbangan tersebut. Parameter ini disebut "kecenderungan orbital".Inklinasi orbital adalah sudut antara bidang orbit satelit dan bidang ekuator (untuk satelit Bumi)
Misalnya, untuk kasus "Gravity" gambarnya akan seperti ini:
Dan fakta bahwa pesawat-pesawat dari orbit tidak bertepatan sama sekali bukan masalah. Masalah sebenarnya adalah bahwa untuk orbit lingkaran rendah (dan Hubble, ISS, Tiangong dan massa satelit lainnya adalah orbit melingkar rendah), perubahan kemiringannya sangat mahal. Untuk "memutar" orbit sebesar 45 ° kita harus mengubah kecepatan kita sekitar 8 km / detik, sama seperti yang kita butuhkan untuk memasuki orbit. Dan perubahan kecepatan adalah pemborosan bahan bakar dan pembuangan langkah. Artinya, jika roket seberat 300 ton menempatkan 7 ton ke orbit, maka setelah mengubah kemiringannya menjadi 45 °, hanya 150 kilogram yang akan tersisa. Bahkan, setiap pengorbit terbang di dalam terowongan yang tak terlihat, yang diameternya tergantung pada kemampuannya untuk mengubah kecepatannya. Karena itu, ketika meluncurkan satelit, mereka mencoba untuk membawanya segera ke kecenderungan yang diinginkan.Jalan yang dipukuli
Dan kecenderungan apa yang digunakan untuk kendaraan orbital yang ada? Ada banyak satelit di orbit Bumi:
Jika Anda melihat lebih dekat, Anda dapat melihat bahwa ada lebih banyak satelit di beberapa orbit. Berikut adalah gambar yang menunjukkan pergerakan satelit relatif terhadap Bumi:
Orbit geostasioner(hijau). Itu adalah orbit melingkar dengan ketinggian 36.000 km dan kemiringan 0 °. Satelit di atasnya terletak di atas satu titik di permukaan bumi, sehingga orbit geostasioner yang benar dalam gambar ditunjukkan oleh titik hijau. Green loop adalah satelit yang tidak berfungsi atau mereka yang kehabisan bahan bakar. Orbit geostasioner berada di bawah pengaruh bulan yang mengganggu, dan Anda perlu menghabiskan bahan bakar hanya untuk tetap di tempatnya. Satelit telekomunikasi hidup di orbit ini, yang menghasilkan untung, oleh karena itu sudah sulit untuk menemukan tempat gratis di atasnya.Orbit GLONAS / GPS (biru dan merah). Orbit ini tingginya sekitar 20.000 kilometer dan memiliki kecenderungan sekitar 60 °. Sesuai namanya, mereka memiliki satelit navigasi.Mengorbit kutub(kuning). Orbit ini memiliki kecenderungan di wilayah 90 ° dan ketinggian biasanya tidak lebih dari 1000 km. Dalam hal ini, satelit akan terbang di atas kutub setiap revolusi dan akan melihat seluruh wilayah Bumi. Subspesies yang terpisah dari orbit tersebut adalah orbit yang dapat disinkronkan dengan ketinggian 600-800 km dan kemiringan 98 °, di mana satelit terbang di berbagai bagian Bumi pada waktu setempat yang sama. Mengorbit ini dalam permintaan untuk satelit meteorologi, kartografi dan pengintaian.Selain itu, orbit ISS dengan ketinggian 450 km dan kemiringan 51,6 ° harus dicatat.Geografi tak berperasaan
Baiklah, kita tahu kecenderungannya, pembaca akan berkata. Dan di mana spaceport? Faktanya adalah bahwa ada hukum fisika yang tidak menyenangkan:Kecenderungan awal orbit tidak boleh kurang dari garis lintang kosmodrom.
Kenapa begitu Semuanya menjadi lebih jelas jika kita menggambar lintasan satelit pada peta Bumi:
Jika kita, mulai dari Baikonur, mulai berakselerasi ke timur, kita mendapatkan orbit dengan kecenderungan garis lintang Baikonur, 45 ° (merah). Jika kita mulai berakselerasi ke timur laut, maka titik paling utara dari orbit akan berada di utara Baikonur, yaitu, kecenderungannya akan lebih besar (kuning). Jika kita mencoba menipu dan mulai berakselerasi ke tenggara, maka orbit yang dihasilkan masih akan memiliki titik paling utara di utara Baikonur dan, sekali lagi, kecenderungan yang lebih besar (biru).
Tetapi orbit seperti itu secara fisik tidak mungkin, karena tidak melewati pusat massa Bumi. Lebih tepatnya, tidak mungkin untuk terbang dengan mesin mati. Anda bisa berada di orbit seperti itu dengan mesin dihidupkan untuk beberapa waktu, tetapi bahan bakar akan habis dengan sangat cepat.
Jadi, jika kita ingin meluncurkan satelit ke orbit geostasioner bukan dari khatulistiwa, kita perlu entah bagaimana menghilangkan kecenderungan orbit sambil mengonsumsi bahan bakar. Biaya inilah yang menjelaskan mengapa roket Soyuz-2.1a yang sama berhasil meluncurkan satelit ke orbit geostasioner dari pusat ruang angkasa Kourou dekat khatulistiwa, tetapi tidak digunakan untuk tugas-tugas ini dari Baikonur.Rusia adalah negara utara. Dan jika Anda dapat dengan aman meluncurkan satelit dari Plesetsk, yang terletak pada garis lintang 63 °, ke orbit kutub dan orbit GLONASS, maka untuk orbit geostasioner, selatan kosmodrom berada, semakin baik. Dan di sini masalah kedua mulai berlaku - tidak setiap wilayah cocok untuk pelabuhan antariksa.Langkah Kumpole
Saat meluncurkan satelit, semua roket modern jatuh menghabiskan tahap dan fairing kepala yang jatuh ke Bumi. Jika tempat musim gugur di negara lain, Anda harus bernegosiasi dengan negara itu untuk setiap peluncuran. Karena itu, misalnya, kecenderungan minimum Kosmodrom Baikonur bukanlah 45 °, tetapi 51 °, karena jika tidak tahap kedua akan jatuh ke Cina:
Dan di tempat tahap pertama jatuh, Anda harus bernegosiasi dengan Kazakhstan dan membayar untuk penggunaan area ini. Terkadang timbul masalah, dan peluncuran satelit tertunda. Daerah yang jatuh harus diasingkan agak besar:
Dan di bagian Eropa Rusia tidak ada tempat yang baik untuk pelabuhan antariksa. Saya bermain-main dengan kartu, di Kaukasus Anda dapat mengelak dan mencoba meluncurkan dari wilayah Mozdok, tetapi meskipun demikian Anda harus mencoba mencegah langkah kedua agar tidak jatuh ke Kazakhstan. Jika roket diluncurkan dari Krimea, tahap pertama akan jatuh ke daerah-daerah berpenduduk dekat Rostov-on-Don, dan tahap kedua akan berusaha lagi untuk jatuh ke Kazakhstan. Dan ini tidak memperhitungkan masalah infrastruktur akun di kedua versi. Terhadap latar belakang ini, Anda akan melihat kecenderungan yang tersedia untuk kosmodrom AS dan menyesali kejamnya fisika dengan geografi.
Tetapi kami juga memiliki pantai timur. Dan, jika kita menempatkan pelabuhan antariksa di sana, kita dapat menemukan area mati untuk jatuhnya langkah-langkah yang dikerjakan untuk kecenderungan yang paling populer: 51,6 ° (ke ISS dan orbit geostasioner), 64,8 ° (GLONASS, beberapa satelit penginderaan Bumi), 98 ° (ke orbit kutub).
Lagi tesis
Vostochny Cosmodrome akan memberi kita kesempatan untuk meluncurkan muatan ke orbit geostasioner dan ke ISS tanpa perlu mengoordinasikan peluncuran ini dengan negara lain dan membayar mereka untuk penggunaan zona pengecualian. Itu terletak di bagian selatan negara dan memberikan kecenderungan awal orbit tidak lebih buruk dari Baikonur. Kompleks peluncuran untuk kendaraan peluncuran Angara baru tidak rasional untuk dibangun di Baikonur (sekali lagi, koordinasi peluncuran dan bidang penurunan), tetapi dari Timur akan memberikan muatan yang tidak kurang.Hal yang menyenangkan: kompleks peluncuran baru dengan menara layanan, seperti di Kourou, akan memungkinkan peluncuran muatan Barat, yang harus dipasang pada roket pendorong dalam posisi tegak.Bonus juga diberikan untuk pengembangan infrastruktur, dorongan untuk pengembangan wilayah, kota sains dan banyak lagi.UPD: infografis keluar. Maaf, tidak punya waktu untuk menggambar ulang penempatan satelit. Masih sangat singkat, mereka mencoba menjelaskan apa yang tertulis di sini. Menurut saya itu ternyata cukup.Source: https://habr.com/ru/post/id393423/
All Articles