Четвъртък, 28 март 2024 г

работен плот v4.2.1

Root NationстатииТехнологииЗащо космическа мисия не може да лети в нито един момент: Какво е прозорец за изстрелване?

Защо космическа мисия не може да лети в нито един момент: Какво е прозорец за изстрелване?

-

Защо космическият кораб не може да бъде изстрелян по всяко време? Какво е стартова площадка? Ще научите за всичко това от нашата статия.

Мисия Артемида I

Значението на мисията Артемида I за човечеството често се сравнява с полета на Аполо 8 през 1968 г., когато човек успя да достигне орбитата на Луната за първи път в историята. Но по това време успешният полет до Луната трябваше да бъде преди всичко победа в политическата и технологична конфронтация между САЩ и СССР, науката беше на заден план. Разбира се, програмата "Аполо" беше огромен успех, защото човек, който напусна Земята на борда на първия самолет само преди няколко десетилетия, преодоля земната гравитация и се озова в орбитата на друго небесно тяло.

За икономическия компонент тогава почти не се говореше. Но шест десетилетия по-късно именно икономическите ползи от изследването на лунните ресурси карат човека да се „върне“ на Луната. Ако единствената причина за такива мисии беше да забият знамето на страната си на повърхността на Луната, което, разбира се, в началото хората можеха да го възприемат като такова, чудя се дали сега биха били ангажирани толкова огромни ресурси. В края на краищата сега на Земята има много по-сериозни проблеми. Но космическата надпревара продължава и предимствата тук ще бъдат много важни, включително икономически.

Стартирайте Windows

Тоест отмяната на изстрелването на мисията Artemis I на 29 август води до икономически и финансови загуби. Изглежда, че не са стартирали на 29-ти, тогава можеха да го пуснат на 30 или 31 август, но го отложиха за 3 септември. Сигурен съм, че много от вас не разбират защо е избрана точно тази дата. Те говорят за някакви стартови прозорци, за благоприятни условия за стартиране. Нека да го разберем.

Прочетете също: Пилотирани космически мисии: Защо завръщането на Земята все още е проблем?

Строги изисквания относно началната дата на мисията

Въпросният стартов прозорец е условие, наложено от природата и технологичните ограничения, условие, което трябва да се има предвид при изстрелването на всеки космически обект. За самолетите прозорецът за излитане е предимно незадължителен, но поради натоварения въздушен трафик те също излитат в определен час, тоест по разписание. Ако нямаше такова ограничение, самолетът можеше да излита и каца, когато си поиска. Но полетите във въздушното пространство трябва да са организирани. Това се отнася само за въздушното пространство на Земята, където от десетилетия са прокарвани условни въздушни коридори за гражданската авиация.

Стартирайте Windows

Ракета, носеща космически кораб, теоретично може да направи и това, но ограниченото количество гориво предотвратява това. Същият, чрез който да трудно е да се върнеш на Земята. Засега можем да летим по внимателно изчислена траектория само ако успеем да съпоставим позициите на планетите или Луната със Земята. Всяко отклонение изисква излишни резерви от гориво, но в космоса те не могат да бъдат събрани като бонуси в аркадна игра.

Ето защо полетите до Марс засега се извършват само на двугодишни интервали, когато положението му в края на пътя на сонда или друго устройство ще бъде благоприятно за изпълнение на задачите. В случай на мисии, които излизат извън границите на Слънчевата система, траекториите на полета могат да бъдат много по-сложни, тъй като трябва да се вземе предвид и влиянието на гравитацията на други планети върху планираната траектория на полета. Например, по време на полета на Вояджър до пределите на Слънчевата система е взето предвид ускорението, дължащо се на гравитацията на Венера, а корабът New Horizons е засегнат по подобен начин от гравитацията на Юпитер. Тъй като горивото все още е оскъден ресурс в космоса, а двигателните технологии, базирани на неговото изгаряне, са все още много примитивни. Да, някой ще спомене космическите панели, които помагат на сондите да използват космическия вятър, за да се задвижват, но сондите, а не космическият кораб, се нуждаят от гориво, за да излязат в орбита и обратно на Земята. И имате нужда от много.

- Реклама -

Също интересно:

Какво представляват стартовите площадки за стартиране?

Представете си, че сте в центъра на лекоатлетически стадион и искате да се срещнете с един от атлетите, които бягат на бягаща пътека. Можем да се опитаме да го настигнем, но за това трябва да бягаме по-бързо от него и ще изразходваме много енергия. Много по-разумно е да се изчисли кога бегачът ще бъде в най-изгодната позиция, за да може да бъде пресрещнат и в точния момент да тръгне да го посрещне. Изчисленията трябва да са точни, за да не пристигнем твърде рано или твърде късно. Оптималното време за започване на движение е нашият начален прозорец.

Стартирайте Windows

Същото важи и за космическите мисии. Прозорецът за изстрелване е просто периодът, през който космически кораб може да достигне определена точка в пространството в определено време. При това се отчитат силовите възможности на ракетата и траекторията на космическия обект, с който трябва да се срещне апаратът. Следователно прозорците са различни за различните мисии. Например за мисия до Марс прозорецът за изстрелване се отваря на всеки 780 дни. Но за изстрелването на "Вояджър-2", чиято цел са планети като Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, те използваха прозорец на възможност, който се появява само веднъж на 175 години. От друга страна, имаме примера с мисията Rosetta, която първоначално беше предназначена да изследва кометата 46P / Wirtanen, но тази възможност беше загубена поради забавяне на изстрелването, така че за мисията беше избрана нова цел, кометата 67P / Churyumova -Герасименко.

Накратко, прозорецът за изстрелване е интервалът от време, изчислен от изчисленията на орбиталната механика, през който даден космически кораб може да излети и успешно да достигне крайната си дестинация. Разбира се, като се вземе предвид планираната траектория на полета и масата на необходимото гориво. Следователно първоначалният прозорец изисква благоприятно местоположение на небесни тела, чиято гравитация значително влияе върху движението на превозното средство.

Също интересно:

Четири фактора, които влияят на прозореца за стартиране при стартиране

Има четири фактора, които влияят върху избора на стартовия прозорец за изстрелването на всяка космическа мисия, включително Artemis I. Те са толкова тясно свързани помежду си, че несъответствието в един от факторите моментално анулира ефекта на останалите.

Орбити и наклони

Например, Discovery трябва да достави важен товар на МКС. Първо, учените трябва да разгледат две различни траектории: траекторията на самата совалка и на Международната космическа станция. Учените трябва да се уверят, че двете орбити определено ще се срещнат, тъй като целта на тази мисия е да достави необходимите доставки на космическата станция. За да направят това, те изчисляват равнината на орбитата на станцията, въображаем лист, който пресича Земята и държи космическата станция на нейния ръб.

Когато Земята и космическата станция се движат, конвенционалната равнина, която ги свързва, също се движи. Учените трябва да намерят времето, когато ръбът на Земята пресича стартовата площадка на космическия център Кенеди във Флорида, откъдето корабът трябва да излети. Те не могат да пропуснат повече от една степен. Земята се завърта на 1 градус за пет минути, така че изстрелването трябва да стане точно в рамките на тези пет минути.

Стартирайте Windows

Освен това изстрелването трябва да стане, когато космическата станция се движи от юг на север. Това се дължи на факта, че совалката трябва успешно да изпревари станцията и в същото време да изхвърли своя 15-етажен външен резервоар за гориво над океана, където не представлява заплаха за хората. Океанът се намира на североизток, така че изстрелването на Discovery трябва да изчака, докато космическата станция се премести на север. Това оставя на космическата совалка един петминутен прозорец за изстрелване на ден.

Що се отнася до мисията Артемида I, тук е още по-интересно. НАСА иска да постави Орион в далечна ретроградна орбита около Луната. Това е много стабилна орбита с две точки на Лагранж. В същото време апаратът се движи около Земята в обратна посока от Луната. Досега тази орбита е използвана само от един апарат - китайският Chang'e 5. За да влезете в тази орбита, е необходимо да стартирате двигателите, които ще доставят апарата на Луната в правилния момент и време. Тази маневра се нарича TLI (Trans-Lunar Injection) и точността на нейното изпълнение е изключително важна. Това е един елемент, който трябва да се вземе предвид при изчисляване на прозореца за стартиране.

Прочетете също:

„Прецесия“ премества прозореца

Също така не трябва да забравяме за феномена на прецесията. Виждате прецесията всеки път, когато детето започне да върти върха на джига. Първо, неговата ос на въртене прави кръг във въздуха в посока, обратна на въртенето, като накланя върха първо в едната посока, а след това в другата.

Земята изпълнява забавена версия на този танц, докато обикаля около Слънцето, а създадените от човека спътници правят същото, докато обикалят около Земята.

- Реклама -

Има формула, която позволява на учените от НАСА да изчислят колко ще се клати сателитът. Добавете броя на оборотите, които сателитът прави на ден, размера и ексцентрицитета на орбитата и наклона, и получавате трептенията. За Международната космическа станция тези числа дават стойност от почти 5 градуса на ден, което се равнява на около 20 минути от дневното въртене на Земята.

Това важи и за Луната и други планети от Слънчевата система. Тези колебания изискват точно изчисление, в противен случай всяка настройка изисква прекомерен разход на гориво и загуба на желаната траектория.

Метеорологични условия при стартиране

Чуваме от време на време, че изстрелването на ракетата е отменено, защото имало неблагоприятни метеорологични условия. Да, природата не е длъжна да ни чака, винаги има някакви метеорологични явления на повърхността на Земята, като бури, гръмотевични бури, пясъчни бури, снежни виелици и др.

Метеоролозите от космическата агенция жонглират като професионалисти, проследявайки облачната покривка, посоката и скоростта на вятъра, както и бури и други неблагоприятни събития на шест различни места в продължение на 13 дни. Те одобряват излитане само ако ракетата не е потенциално попаднала в буря или пясъчна буря, например.

Стартирайте Windows

Условия на осветление

Прозорецът за изстрелване трябва да позволява добро осветление за всички камери, така че екипът за контрол на полета да може да види колко добре работят всички системи и настройки на кораба, което помага да се гарантира безопасността на екипажа на космическата мисия.

Например, според правилата на НАСА, Орион не може да бъде в сянка повече от 90 минути наведнъж. Защото има нужда от слънчева светлина за панелите и за поддържане на оптималната температура на устройството.

Стартирайте Windows

Освен това има и други фактори, свързани с процеса на кацане, по време на който Орион трябва да влезе в горните слоеве на земната атмосфера, след това да ги напусне за момент и отново, вече най-накрая, да се потопи в атмосферата. За целта обаче устройството трябва да достигне навреме подходящата траектория спрямо Земята. Последният аспект, който трябва да се вземе предвид, е времето за кацане. Орион трябва да кацне в океана през деня, за да улесни чакащите екипи да намерят и извадят капсулата.

Също интересно:

Изстрелването не се извършва от стационарна стартова площадка. Целта също е в постоянно движение

Нека поговорим по-подробно за някои от детайлите, които трябва да бъдат взети предвид за стартирането на мисията Artemis I, която може да стартира още тази вечер.

Луната е близо до Земята и тук вероятно не би трябвало да има големи проблеми. Е, за съжаление има, наред с други неща, движението на нашата планета и Луната. Нашият сателит не само се върти около оста си със скорост от около 0,5 km/s на екватора, но също така се върти около Слънцето в почти кръгова орбита със скорост 30 km/s. Трябва също така да се има предвид, че скоростта на движение на Земята се добавя към собствената стартова скорост на автомобила.

Стартирайте Windows

Освен това положението на Слънцето и Луната спрямо орбитата на Земята постоянно се променя, това също трябва да се вземе предвид. По този начин, при една и съща консумация на енергия/гориво, изстрелването от Земята към Луната може да доведе до различен резултат в зависимост от времето на това изстрелване.

Стартирайте Windows

На теория можем да построим такъв космически кораб, който ще бъде достатъчно мощен, за да лети до Луната всеки ден. И може би така ще бъде и занапред. Засега обаче успехът на мисията Artemis I изисква внимателен избор на времето за изстрелване от Земята, което ще позволи на Orion да се придвижи до Луната и след това да влезе в планираната орбита около нашия спътник. Дори ако изстрелването е по график, забавяне от няколко дни може да доведе до значителни промени в продължителността на мисията.

В момента, в зависимост от времето на изстрелване, мисията Artemis I може да продължи между 26 до 28 дни или 38 до 42 дни. Очакваме, че тази мисия ще бъде по-дълга, тъй като Orion завършва 1,5 оборота около Луната в своята далечна ретроградна орбита. Ако се вземе предвид по-краткият вариант и излизането от лунната орбита ще стане в различно време, Орион ще направи само 1 оборот около Луната, преди да започне завръщането си на Земята.

Прочетете също: Космически телескоп Джеймс Уеб: 10 цели за наблюдение

Възможни са бъдещи дати за стартиране на Artemis I

Текущият прозорец за изстрелване на ракетата SLS и нейния полезен товар, който отговаря на критериите на мисията, ще бъде 2-6 септември. Вече е известно, че НАСА е избрала най-близката дата за изстрелване на мисията Artemis I - 3 септември 2022 г. между 21:17 и 23:17 киевско време. Всеки следващ ден също има определен час, когато е възможно да започне. Ако не успеете да излетите в рамките на това време, ще се появят следните прозорци за стартиране:

  • от 20 септември до 28 септември
  • от 30 септември до 4 октомври
  • от 17 до 23 октомври
  • 27 октомври
  • от 29 до 31 октомври
  • и така нататък…

Можем само да чакаме и да се надяваме, че успешното стартиране на историческата мисия Artemis I ще се състои скоро.

Прочетете също:

Но не забравяйте, че в Украйна се води война. Ако искате да помогнете на Украйна да се бори с руските окупатори, най-добрият начин да го направите е да дарите на въоръжените сили на Украйна чрез Savelife или през официалната страница НБУ.

Yuri Svitlyk
Yuri Svitlyk
Син на Карпатите, непризнат гений на математиката, "адвокат"Microsoft, практичен алтруист, ляво-дясно
Още от автора
- Реклама -
Регистрирай се
Уведомете за
гост

2 Коментари
По-нови
По-старите Naypopulyarnіshі
Вградени рецензии
Вижте всички коментари
Александър
Александър
1 рик към това

„Аполо 8 през 1960 г.“... Първият човек в космоса посети на 12 април 1961 г.
Не виждам смисъл да чета повече.

Други статии
Абонирайте се за актуализации

Последни коментари

Популярни сега
2
0
Харесваме вашите мисли, моля, коментирайте.x