Zašto svemirska misija ne može poletjeti ni u jednom trenutku: Šta je prozor za lansiranje?

Zašto se svemirski brod ne može lansirati u bilo koje vrijeme? Šta je lansirna platforma? O svemu tome saznat ćete iz našeg članka.

Artemis I misija

Važnost misije Artemis I za čovečanstvo često se poredi sa letom Apolla 8 1968. godine, kada je čovek prvi put u istoriji uspeo da stigne u orbitu Meseca. Ali u to je vrijeme uspješan let na Mjesec trebao biti, prije svega, pobjeda u političko-tehnološkoj konfrontaciji između SAD-a i SSSR-a, nauka je bila u drugom planu. Naravno, program "Apolo" je bio veliki uspjeh, jer je osoba koja je prije samo nekoliko decenija napustila Zemlju u prvom avionu, savladala Zemljinu gravitaciju i našla se u orbiti drugog nebeskog tijela.

O ekonomskoj komponenti u to vrijeme gotovo da i nije bilo govora. No, šest decenija kasnije, upravo ekonomske koristi od istraživanja lunarnih resursa navode čovjeka da se "vrati" na Mjesec. Ako je jedini razlog ovakvih misija bio postavljanje zastave svoje zemlje na površinu Mjeseca, što su, naravno, ljudi u početku mogli percipirati kao takvu, pitam se da li bi sada bili uključeni tako ogromni resursi. Na kraju krajeva, sada su na Zemlji mnogo ozbiljniji problemi. Ali svemirska trka se nastavlja, a prednosti će ovdje biti vrlo važne, uključujući i ekonomske.

Odnosno, otkazivanje lansiranja misije Artemis I 29. avgusta dovodi do ekonomskih i finansijskih gubitaka. Čini se da nisu lansirali 29., onda su mogli 30. ili 31. avgusta, ali su to odgodili do 3. septembra. Siguran sam da mnogi od vas ne razumiju zašto je izabran baš ovaj datum. Pričaju o nekim početnim prozorima, o povoljnim uslovima za lansiranje. Hajde da to shvatimo.

Pročitajte također: Svemirske misije s ljudskom posadom: Zašto je povratak na Zemlju i dalje problem?

Strogi zahtjevi u pogledu datuma početka misije

Prozor za lansiranje je uslov koji nameću priroda i tehnološka ograničenja, uslov koji se mora uzeti u obzir prilikom lansiranja svakog svemirskog objekta. Za avione, polazak je uglavnom fakultativan, ali zbog gustog vazdušnog saobraćaja polijeću i u određeno vrijeme, odnosno po redu vožnje. Da nije postojalo takvo ograničenje, avion je mogao da poleti i sleti kad god poželi. Ali letovi u vazdušnom prostoru moraju biti uredni. Ovo se odnosi samo na vazdušni prostor Zemlje, gde su decenijama postavljeni uslovni vazdušni koridori za civilno vazduhoplovstvo.

Teoretski bi to mogla učiniti i raketa koja nosi svemirski brod, ali ograničena zaliha goriva to sprečava. Isti kroz koji da teško je vratiti se na Zemlju. Za sada možemo letjeti po pažljivo izračunatoj putanji samo ako možemo uskladiti položaje planeta ili Mjeseca sa Zemljom. Svako odstupanje zahtijeva višak rezervi goriva, ali u svemiru se ne mogu prikupiti kao bonusi u arkadnoj igrici.

Zato se do sada letovi na Mars odvijaju samo u intervalima od dvije godine, kada će njegov položaj na kraju putanje sonde ili drugog uređaja biti povoljan za obavljanje zadataka. U slučaju misija koje izlaze izvan granica Sunčevog sistema, putanje leta mogu biti znatno komplikovanije, jer se mora uzeti u obzir i uticaj gravitacije drugih planeta na planiranu putanju leta. Na primjer, tokom leta Voyagera do granica Sunčevog sistema, uzeto je u obzir ubrzanje zbog gravitacije Venere, a na brod New Horizons je na sličan način utjecala gravitacija Jupitera. Jer gorivo je još uvijek rijedak resurs u svemiru, a tehnologije motora zasnovane na njegovom sagorijevanju su još uvijek vrlo primitivne. Da, neko će pomenuti svemirske panele koji pomažu sondama da koriste kosmički vetar da se pokreću, ali sonde, a ne letelica, trebaju gorivo da odu u orbitu i vrate se na Zemlju. I treba ti puno toga.

Također zanimljivo:

• Zašto zvijezde svjetlucaju?
• Zašto su svemirske letelice opremljene procesorima 20. veka

Šta su lansirne ploče za pokretanje?

Zamislite da se nalazite u centru atletskog stadiona i želite da upoznate nekog od sportista koji trče na traci za trčanje. Možemo pokušati da ga sustignemo, ali za to moramo trčati brže od njega i potrošit ćemo mnogo energije. Mnogo je razumnije izračunati kada će trkač biti u najpovoljnijoj poziciji, kako bi mogao biti presretnut i u pravom trenutku mu krenuti u susret. Proračuni moraju biti tačni kako ne bismo stigli prerano ili prekasno. Optimalno vrijeme za početak kretanja je naš početni prozor.

Isto važi i za svemirske misije. Prozor za lansiranje je jednostavno period tokom kojeg letjelica može doći do određene tačke u svemiru u određeno vrijeme. Istovremeno se uzimaju u obzir snage rakete i putanja svemirskog objekta s kojim se aparat mora susresti. Stoga su prozori različiti za različite misije. Na primjer, za misiju na Mars, prozor za lansiranje se otvara svakih 780 dana. Ali za lansiranje "Voyagera-2", čiji su cilj planete kao što su Jupiter, Saturn, Uran i Neptun, iskoristili su prozor mogućnosti koji se pojavljuje samo jednom u 175 godina. S druge strane, imamo primjer misije Rosetta, koja je prvobitno bila namijenjena proučavanju komete 46P/Wirtanen, ali je ova prilika izgubljena zbog kašnjenja lansiranja, pa je za misiju izabrana nova meta, kometa 67P/Curyumova. -Gerasimenko.

Ukratko, lansirni prozor je vremenski interval, izračunat iz proračuna orbitalne mehanike, tokom kojeg određena svemirska letjelica može poletjeti i uspješno doći do svog konačnog odredišta. Naravno, uzimajući u obzir planiranu putanju leta i masu potrebnog goriva. Dakle, početni prozor zahtijeva povoljan položaj nebeskih tijela, čija gravitacija značajno utječe na kretanje vozila.

Također zanimljivo:

• 10 najčudnijih stvari koje smo naučili o crnim rupama 2021
• Teraformiranje Marsa: Može li se Crvena planeta pretvoriti u novu Zemlju?

Četiri faktora koji utiču na prozor pokretanja pokretanja

Postoje četiri faktora koji utiču na izbor prozora za lansiranje za lansiranje bilo koje svemirske misije, uključujući Artemis I. Oni su toliko blisko povezani jedan sa drugim da neslaganje u jednom od faktora momentalno poništava efekat ostalih.

Orbite i nagibi

Na primjer, Discovery mora isporučiti važan teret na ISS. Prvo, naučnici moraju razmotriti dvije različite putanje: putanju samog šatla i Međunarodnu svemirsku stanicu. Naučnici moraju biti sigurni da će se dvije orbite definitivno sresti, jer je svrha ove misije da se svemirskoj stanici isporuče neophodne zalihe. Da bi to uradili, izračunavaju ravan orbite stanice, zamišljeni list koji preseca Zemlju i drži svemirsku stanicu na njenoj ivici.

Kada se Zemlja i svemirska stanica kreću, pomiče se i konvencionalni avion koji ih povezuje. Naučnici moraju pronaći vrijeme kada rub Zemlje presječe lansirnu rampu svemirskog centra Kennedy na Floridi, sa koje bi brod trebao krenuti. Ne mogu propustiti više od jednog stepena. Zemlja se rotira za 1 stepen za pet minuta, tako da bi lansiranje trebalo da se dogodi tačno u tih pet minuta.

Osim toga, lansiranje se mora dogoditi kada se svemirska stanica kreće od juga ka sjeveru. To je zbog činjenice da šatl mora uspješno prestići stanicu i istovremeno odbaciti svoj vanjski spremnik goriva od 15 katova preko okeana, gdje ne predstavlja prijetnju za ljude. Okean se nalazi na sjeveroistoku, tako da lansiranje Discoveryja mora sačekati dok se svemirska stanica ne pomjeri na sjever. Ovo ostavlja svemirski šatl sa jednim petominutnim prozorom za lansiranje dnevno.

Što se tiče misije Artemis I, ovdje je još zanimljivije. NASA želi da Orion postavi u daleku retrogradnu orbitu oko Mjeseca. Ovo je vrlo stabilna orbita sa dvije Lagrangeove tačke. U isto vrijeme, aparat se kreće oko Zemlje u smjeru suprotnom od Mjeseca. Do sada je ovu orbitu koristio samo jedan uređaj - kineski Chang'e 5. Za ulazak u ovu orbitu potrebno je pokrenuti motore koji će uređaj isporučiti na Mjesec u pravom trenutku i vremenu. Ovaj manevar se zove TLI (Trans-Lunar Injection), a tačnost njegovog izvođenja je izuzetno važna. Ovo je jedan od elemenata koji treba uzeti u obzir prilikom izračunavanja prozora za pokretanje.

Pročitajte također:

• Promatranje Crvene planete: Istorija marsovskih iluzija
• Teleportacija sa naučne tačke gledišta i njena budućnost

"Precesija" pomera prozor

Takođe, ne treba zaboraviti na fenomen precesije. Vidite precesiju svaki put kada dijete počne okretati vrh šablona. Prvo, njegova os rotacije pravi krug u zraku u smjeru suprotnom od rotacije, naginjući vrh prvo u jednom smjeru, a zatim u drugom.

Zemlja izvodi usporenu verziju ovog plesa dok kruži oko Sunca, a sateliti koje je napravio čovjek rade isto dok kruže oko Zemlje.

Postoji formula koja omogućava NASA-inim naučnicima da izračunaju koliko će se satelit njihati. Dodajte broj okretaja satelita dnevno, veličinu i ekscentricitet orbite i nagib, i imate oscilacije. Za Međunarodnu svemirsku stanicu ovi brojevi daju vrijednost od skoro 5 stepeni dnevno, što je jednako oko 20 minuta dnevne rotacije Zemlje.

Ovo se takođe odnosi na mesec i druge planete Sunčevog sistema. Ove fluktuacije zahtijevaju precizan proračun, inače svako podešavanje zahtijeva pretjeranu potrošnju goriva i gubitak željene putanje.

Vremenski uslovi na lansiranju

S vremena na vrijeme smo čuli da je lansiranje rakete otkazano zbog nepovoljnih vremenskih uslova. Da, priroda nas ne mora čekati, na Zemljinoj površini uvijek postoje neke vremenske pojave poput oluje, grmljavine, pješčane oluje, snježne oluje itd.

Meteorolozi svemirske agencije žongliraju poput profesionalaca prateći oblačnost, smjer i brzinu vjetra, kao i oluje i druge štetne događaje na šest različitih lokacija tokom 13 dana. Oni odobravaju polijetanje samo ako raketa nije potencijalno zahvaćena olujom ili pješčanom olujom, na primjer.

Uslovi osvetljenja

Prozor za lansiranje trebao bi omogućiti dobro osvjetljenje za sve kamere tako da tim za kontrolu leta može vidjeti koliko dobro funkcionišu svi brodski sistemi i postavke, pomažući da se osigura sigurnost posade svemirske misije.

Na primjer, prema NASA-inim pravilima, Orion ne može biti u sjeni duže od 90 minuta. Zato što mu je potrebna sunčeva svjetlost za panele i održavanje optimalne temperature uređaja.

Osim toga, postoje i drugi faktori vezani za proces slijetanja, tokom kojeg Orion mora ući u gornje slojeve Zemljine atmosfere, zatim ih na trenutak napustiti i ponovo, već konačno, uroniti u atmosferu. Međutim, za to uređaj mora na vrijeme dostići odgovarajuću putanju u odnosu na Zemlju. Poslednji aspekt koji treba uzeti u obzir je vreme sletanja. Planirano je da Orion sleti u okean tokom dana kako bi olakšao timovima koji čekaju da pronađu i izvuku kapsulu.

Također zanimljivo:

• Zašto zvijezde svjetlucaju?
• Zašto su svemirske letelice opremljene procesorima 20. veka

Lansiranje se ne vrši sa stacionarne lansirne rampe. Meta je takođe u stalnom pokretu

Razgovarajmo detaljnije o nekim detaljima koje treba razmotriti za lansiranje misije Artemis I, koja bi mogla krenuti već večeras.

Mjesec je blizu Zemlje i ovdje vjerovatno ne bi trebalo biti nekih velikih problema. Pa, nažalost, postoji, između ostalog, kretanje naše planete i Mjeseca. Naš satelit ne samo da rotira oko svoje ose brzinom od oko 0,5 km/s na ekvatoru, već se okreće i oko Sunca u gotovo kružnoj orbiti brzinom od 30 km/s. Takođe treba uzeti u obzir da se brzina kretanja Zemlje dodaje sopstvenoj početnoj brzini vozila.

Osim toga, položaj Sunca i Mjeseca u odnosu na Zemljinu orbitu se stalno mijenja, to se također mora uzeti u obzir. Dakle, uz istu potrošnju energije/goriva, lansiranje sa Zemlje na Mjesec može dovesti do drugačijeg rezultata u zavisnosti od vremena tog lansiranja.

U teoriji, možemo napraviti takvu svemirsku letjelicu koja će biti dovoljno moćna da svaki dan leti na Mjesec. A možda će tako biti i u budućnosti. Međutim, za sada, uspjeh misije Artemis I zahtijeva pažljiv odabir vremena lansiranja sa Zemlje, što će omogućiti Orionu da se preseli na Mjesec i potom uđe u planiranu orbitu oko našeg satelita. Čak i ako je lansiranje po planu, kašnjenje od nekoliko dana može uzrokovati značajne promjene u trajanju misije.

Trenutno, u zavisnosti od vremena lansiranja, misija Artemis I može trajati između 26 do 28 dana ili 38 do 42 dana. Očekujemo da će ova misija biti duža jer Orion obavi 1,5 okretaja oko Mjeseca u svojoj dalekoj retrogradnoj orbiti. Ako se razmotri kraća opcija, a izlazak u lunarnu orbitu će se dogoditi u neko drugo vrijeme, Orion će napraviti samo 1 okret oko Mjeseca prije nego što počne povratak na Zemlju.

Pročitajte također: Svemirski teleskop James Webb: 10 ciljeva za promatranje

Budući datumi lansiranja Artemis I su mogući

Trenutni rok za lansiranje SLS rakete i njenog tereta, koji ispunjava kriterijume misije, biće od 2. do 6. septembra. Već je poznato da je NASA odabrala najbliži datum za lansiranje misije Artemis I - 3. septembar 2022. između 21:17 i 23:17 po kijevskom vremenu. Svaki naredni dan također ima određeno vrijeme kada je početak moguć. Ako ne poletite u tom vremenu, pojavit će se sljedeći prozori za pokretanje:

• od 20. septembra do 28. septembra
• od 30. septembra do 4. oktobra
• od 17. do 23. oktobra
• 27. oktobar
• od 29. do 31. oktobra
• i tako dalje…

Ostaje nam samo da čekamo i nadamo se da će se uspešno lansiranje istorijske misije Artemis I uskoro održati.

Pročitajte također:

• 100 godina kvantne fizike: od teorija 1920-ih do kompjutera
• 5 budućih svemirskih misija o kojima treba razmišljati

Međutim, ne zaboravite da se u Ukrajini vodi rat. Ako želite pomoći Ukrajini u borbi protiv ruskih okupatora, najbolji način da to učinite je da donirate Oružanim snagama Ukrajine putem Savelife ili preko službene stranice NBU.