Torsdag den 28. marts 2024

Desktop v4.2.1

Root NationArtiklerteknologierHvorfor en rummission ikke kan flyve på noget tidspunkt: Hvad er et opsendelsesvindue?

Hvorfor en rummission ikke kan flyve på noget tidspunkt: Hvad er et opsendelsesvindue?

-

Hvorfor kan rumskibet ikke opsendes på noget tidspunkt? Hvad er en affyringsrampe? Du vil lære om alt dette fra vores artikel.

Artemis I mission

Artemis I-missionens betydning for menneskeheden sammenlignes ofte med Apollo 8-flyvningen i 1968, hvor mennesket var i stand til at nå månens bane for første gang i historien. Men på det tidspunkt skulle en vellykket flyvning til månen først og fremmest være en sejr i den politiske og teknologiske konfrontation mellem USA og USSR, videnskaben var i baggrunden. Selvfølgelig var "Apollo"-programmet en kæmpe succes, fordi en person, der forlod Jorden for blot et par årtier siden ombord på det første fly, overvandt Jordens tyngdekraft og befandt sig i kredsløb om et andet himmellegeme.

Der var næsten ikke tale om den økonomiske komponent på det tidspunkt. Men seks årtier senere er det netop de økonomiske fordele ved at udforske månens ressourcer, der får mennesket til at "vende tilbage" til Månen. Hvis den eneste grund til sådanne missioner var at plante deres lands flag på månens overflade, som selvfølgelig i første omgang kunne opfatte det som sådan, spekulerer jeg på, om der ville være så store ressourcer involveret nu. Der er trods alt meget mere alvorlige problemer på Jorden nu. Men rumkapløbet fortsætter, og fordelene her vil være meget vigtige, også økonomiske.

Start Windows

Det vil sige, at aflysningen af ​​lanceringen af ​​Artemis I-missionen den 29. august fører til økonomiske og økonomiske tab. Det ser ud til, at de ikke lancerede den 29., så kunne de have lanceret den 30. eller 31. august, men de udskød det til 3. september. Jeg er sikker på, at mange af jer ikke forstår, hvorfor netop denne dato blev valgt. De taler om nogle startvinduer, om gunstige betingelser for lanceringen. Lad os finde ud af det.

Læs også: Bemandede rummissioner: Hvorfor er Return to Earth stadig et problem?

Strenge krav til missionens startdato

Det pågældende opsendelsesvindue er en betingelse pålagt af natur og teknologiske begrænsninger, en betingelse der skal tages i betragtning under opsendelsen af ​​ethvert rumobjekt. For fly er et afgangsvindue for det meste valgfrit, men på grund af tæt flytrafik letter de også på et bestemt tidspunkt, altså ifølge tidsplanen. Hvis der ikke var en sådan begrænsning, kunne flyet lette og lande, når det ville. Men flyvninger i luftrummet skal være velordnet. Dette gælder kun for jordens luftrum, hvor der i årtier har været anlagt betingede luftkorridorer til civil luftfart.

Start Windows

En raket med et rumskib kunne teoretisk set også gøre dette, men den begrænsede forsyning af brændstof forhindrer dette. Den samme gennem hvilken ja det er svært at vende tilbage til Jorden. Indtil videre kan vi kun flyve på en nøje beregnet bane, hvis vi kan matche planeternes eller Månens positioner med Jorden. Enhver afvigelse kræver overskydende brændstofreserver, men i rummet kan de ikke indsamles som bonusser i et arkadespil.

Det er grunden til, at flyvninger til Mars indtil videre kun finder sted med to års mellemrum, når dens position ved enden af ​​en sondes eller anden enheds vej vil være gunstig for udførelsen af ​​opgaverne. I tilfælde af missioner, der går ud over Solsystemets grænser, kan flyvebanerne være meget mere komplicerede, fordi virkningen af ​​andre planeters tyngdekraft på den planlagte flyvevej også skal tages i betragtning. For eksempel blev der under Voyagers flyvning til solsystemets grænser taget højde for accelerationen på grund af Venus' tyngdekraft, og New Horizons-skibet blev på samme måde påvirket af Jupiters tyngdekraft. Fordi brændstof stadig er en knap ressource i rummet, og motorteknologier baseret på dets forbrænding er stadig meget primitive. Ja, nogen vil nævne rumpanelerne, der hjælper sonderne med at bruge den kosmiske vind til at drive sig selv frem, men det er sonderne, ikke rumfartøjet, der har brug for brændstof for at gå i kredsløb og tilbage til Jorden. Og du har brug for meget af det.

- Annonce -

Også interessant:

Hvad er startplader til opstart?

Forestil dig, at du er i centrum af et atletikstadion, og du vil møde en af ​​atleterne, der løber på et løbebånd. Vi kan prøve at indhente ham, men for dette skal vi løbe hurtigere end ham, og vi vil bruge en masse energi. Det er meget mere rimeligt at beregne, hvornår løberen vil være i den mest fordelagtige position, så han kan blive opsnappet og på det rigtige tidspunkt gå ham i møde. Beregninger skal være præcise, så vi ikke kommer for tidligt eller for sent. Det optimale tidspunkt at begynde at bevæge sig på er vores startvindue.

Start Windows

Det samme gælder rummissioner. Et opsendelsesvindue er simpelthen den periode, hvor et rumfartøj kan nå et bestemt punkt i rummet på et bestemt tidspunkt. Samtidig tages der hensyn til rakettens kraftkapacitet og bane for rumobjektet, som apparatet skal mødes med. Derfor er vinduerne forskellige til forskellige missioner. For eksempel, for en mission til Mars, åbner opsendelsesvinduet hver 780. dag. Men til lanceringen af ​​"Voyager-2", hvis mål er sådanne planeter som Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun, brugte de et mulighedsvindue, der kun vises en gang hvert 175. år. På den anden side har vi eksemplet med Rosetta-missionen, som oprindeligt var beregnet til at studere kometen 46P / Wirtanen, men denne mulighed gik tabt på grund af en opsendelsesforsinkelse, så et nyt mål blev valgt til missionen, kometen 67P / Churyumova - Gerasimenko.

Mere kort er opsendelsesvinduet det tidsinterval, beregnet ud fra orbitale mekaniske beregninger, hvorunder et givet rumfartøj kan lette og med succes nå sin endelige destination. Selvfølgelig under hensyntagen til den planlagte flyvevej og massen af ​​det nødvendige brændstof. Derfor kræver det indledende vindue en gunstig placering af himmellegemer, hvis tyngdekraft væsentligt påvirker køretøjets bevægelse.

Også interessant:

Fire faktorer, der påvirker startvinduet

Der er fire faktorer, der påvirker valget af opsendelsesvinduet til opsendelsen af ​​enhver rummission, inklusive Artemis I. De er så tæt beslægtede med hinanden, at en uoverensstemmelse i en af ​​faktorerne øjeblikkeligt ophæver virkningen af ​​de andre.

Baner og hældninger

For eksempel skal Discovery levere en vigtig last til ISS. For det første skal videnskabsmænd overveje to forskellige baner: ruten for selve rumfærgen og den internationale rumstation. Forskere skal sikre sig, at de to baner helt sikkert vil mødes, da formålet med denne mission er at levere de nødvendige forsyninger til rumstationen. For at gøre dette beregner de planet for stationens kredsløb, et imaginært ark, der skærer gennem Jorden og holder rumstationen ved sin kant.

Når Jorden og rumstationen bevæger sig, bevæger det konventionelle plan, der forbinder dem, sig også. Forskere skal finde tidspunktet, hvor kanten af ​​Jorden skærer affyringsrampen på Kennedy Space Center i Florida, hvorfra skibet skal opsendes. De kan ikke misse mere end én grad. Jorden roterer 1 grad på fem minutter, så opsendelsen bør finde sted præcis inden for disse fem minutter.

Start Windows

Derudover skal opsendelsen ske, når rumstationen er på vej fra syd mod nord. Det skyldes, at rumfærgen med succes skal overhale stationen og samtidig kassere sin 15-etagers eksterne brændstoftank over havet, hvor den ikke udgør en trussel mod mennesker. Havet ligger i nordøst, så opsendelsen af ​​Discovery må vente, indtil rumstationen bevæger sig mod nord. Dette efterlader rumfærgen med et fem-minutters opsendelsesvindue om dagen.

Hvad angår Artemis I-missionen, er den endnu mere interessant her. NASA ønsker at placere Orion i et langt retrograd kredsløb om Månen. Dette er en meget stabil bane med to Lagrange-punkter. Samtidig bevæger apparatet sig rundt om Jorden i modsat retning fra Månen. Indtil videre er denne bane kun blevet brugt af én enhed - den kinesiske Chang'e 5. For at komme ind i denne bane er det nødvendigt at starte motorerne, der skal levere enheden til Månen på det rigtige tidspunkt og tidspunkt. Denne manøvre kaldes TLI (Trans-Lunar Injection), og nøjagtigheden af ​​dens udførelse er ekstremt vigtig. Dette er et element at overveje, når startvinduet beregnes.

Læs også:

"Precession" flytter vinduet

Man bør heller ikke glemme fænomenet præcession. Du ser præcessionen, hver gang barnet begynder at dreje toppen af ​​jiggen. Først laver dens rotationsakse en cirkel i luften i den modsatte retning af rotationen, og vipper toppen først i den ene retning og derefter i den anden.

Jorden udfører en slowmotion-version af denne dans, mens den kredser om Solen, og menneskeskabte satellitter gør det samme, som de kredser om Jorden.

- Annonce -

Der er en formel, der gør det muligt for NASA-forskere at beregne, hvor meget satellitten vil slingre. Tilføj antallet af omdrejninger satellitten laver om dagen, størrelsen og excentriciteten af ​​kredsløbet og hældningen, og du har svingningerne. For Den Internationale Rumstation giver disse tal en værdi på næsten 5 grader om dagen, hvilket svarer til omkring 20 minutter af Jordens daglige rotation.

Det gælder også for månen og andre planeter i solsystemet. Disse udsving kræver nøjagtig beregning, ellers kræver enhver justering for stort brændstofforbrug og tab af den ønskede bane.

Vejrforhold ved lanceringen

Vi hørte fra tid til anden, at opsendelsen af ​​raketten blev aflyst, fordi der var ugunstige vejrforhold. Ja, naturen behøver ikke vente på os, der er altid nogle vejrfænomener på Jordens overflade, såsom storme, tordenvejr, sandstorme, snestorme mv.

Rumagenturets meteorologer jonglerer som fagfolk, der sporer skydække, vindretning og hastighed samt storme og andre uønskede hændelser på seks forskellige steder over 13 dage. De godkender kun start, hvis raketten ikke potentielt er fanget i en storm eller sandstorm, for eksempel.

Start Windows

Lysforhold

Opsendelsesvinduet skal give mulighed for god belysning af alle kameraer, så flyvekontrolholdet kan se, hvor godt alle skibets systemer og indstillinger fungerer, hvilket er med til at sikre sikkerheden for rummissionsbesætningen.

For eksempel kan Orion ifølge NASA-reglerne ikke være i skygge i mere end 90 minutter ad gangen. Fordi den har brug for sollys til panelerne og for at opretholde enhedens optimale temperatur.

Start Windows

Derudover er der andre faktorer relateret til landingsprocessen, hvor Orion skal ind i de øverste lag af Jordens atmosfære, derefter forlade dem et øjeblik, og igen, allerede endelig, styrte ned i atmosfæren. Men til dette skal enheden nå den passende bane i forhold til Jorden i tide. Det sidste aspekt at overveje er landingstiden. Orion er planlagt til at lande i havet i løbet af dagen for at gøre det lettere for ventende hold at finde og hente kapslen.

Også interessant:

Opsendelsen sker ikke fra en stationær affyringsrampe. Målet er også i konstant bevægelse

Lad os tale mere detaljeret om nogle af de detaljer, der skal overvejes i forbindelse med lanceringen af ​​Artemis I-missionen, som muligvis lanceres allerede i aften.

Månen er tæt på Jorden og her skulle der nok ikke være de store problemer. Nå, desværre er der blandt andet bevægelsen af ​​vores planet og Månen. Vores satellit roterer ikke kun om sin akse med en hastighed på omkring 0,5 km/s ved ækvator, den drejer også rundt om Solen i en næsten cirkulær bane med en hastighed på 30 km/s. Det skal også tages i betragtning, at hastigheden af ​​jordens bevægelse lægges til køretøjets egen starthastighed.

Start Windows

Derudover ændres Solens og Månens position i forhold til Jordens bane konstant, dette skal der også tages højde for. Med samme energi-/brændstofforbrug kan en opsendelse fra Jorden til Månen således føre til et andet resultat afhængigt af tidspunktet for opsendelsen.

Start Windows

I teorien kan vi bygge sådan et rumfartøj, der vil være kraftigt nok til at flyve til månen hver dag. Og måske bliver det sådan i fremtiden. Men indtil videre kræver succesen med Artemis I-missionen omhyggelig udvælgelse af opsendelsestiden fra Jorden, hvilket vil gøre det muligt for Orion at flytte til Månen og derefter gå ind i det planlagte kredsløb omkring vores satellit. Selvom opsendelsen er efter planen, kan en forsinkelse på flere dage forårsage betydelige ændringer i missionens varighed.

I øjeblikket kan Artemis I-missionen vare mellem 26 og 28 dage eller 38 til 42 dage afhængigt af lanceringen. Vi forventer, at denne mission vil vare længere, da Orion gennemfører 1,5 omdrejninger rundt om Månen i sin langt retrograde bane. Hvis den kortere mulighed overvejes, og udgangen til månens kredsløb vil finde sted på et andet tidspunkt, vil Orion kun lave 1 omdrejning rundt om Månen, før den begynder at vende tilbage til Jorden.

Læs også: James Webb Space Telescope: 10 mål at observere

Fremtidige Artemis I-lanceringsdatoer er mulige

Det nuværende affyringsvindue for SLS-raketten og dens nyttelast, som opfylder missionskriterierne, vil være 2.-6. september. Det er allerede kendt, at NASA har valgt den nærmeste dato for lanceringen af ​​Artemis I-missionen - 3. september 2022 mellem 21:17 og 23:17 Kyiv-tid. Hver efterfølgende dag har også et bestemt tidspunkt, hvor starten er mulig. Hvis du undlader at lette inden for denne tid, vises følgende startvinduer:

  • fra 20. september til 28. september
  • fra 30. september til 4. oktober
  • fra 17. til 23. oktober
  • 27. oktober
  • fra 29. til 31. oktober
  • og så videre…

Vi kan kun vente og håbe, at den vellykkede lancering af den historiske Artemis I-mission snart finder sted.

Læs også:

Glem dog ikke, at der er en krig i gang i Ukraine. Hvis du vil hjælpe Ukraine med at bekæmpe de russiske besættere, er den bedste måde at gøre det på at donere til Ukraines væbnede styrker gennem Red livet eller via den officielle side NBU.

Yuri Svitlyk
Yuri Svitlyk
Søn af Karpaterne, uanerkendt geni af matematik, "advokat"Microsoft, praktisk altruist, venstre-højre
Mere fra forfatteren
- Annonce -
Tilmelde
Giv besked om
gæst

2 Kommentarer
Nyere
De ældre Den mest populære
Indlejrede anmeldelser
Se alle kommentarer
Oleksandr
Oleksandr
1 år siden

"Apollo 8 i 1960"... Den første person i rummet besøgte den 12. april 1961.
Jeg kan ikke se meningen med at læse videre.

Andre artikler
Abonner for opdateringer

Seneste kommentarer

Populær nu
2
0
Vi elsker dine tanker, kommenter venligst.x
()
x