Donderdag 28 maart 2024

bureaublad v4.2.1

Root NationаттіTechnologieënWaarom een ​​ruimtemissie op geen enkel moment kan vliegen: wat is een lanceervenster?

Waarom een ​​ruimtemissie op geen enkel moment kan vliegen: wat is een lanceervenster?

-

Waarom kan het ruimteschip op geen enkel moment gelanceerd worden? Wat is een lanceerplatform? U leert dit allemaal in ons artikel.

Artemis I-missie

Важливість для людства місії Artemis I часто порівнюють з польотом Apollo 8 у 1968 році, коли людина вперше в історії змогла дістатись орбіти Місяця. Але в той час успішний політ на Місяць мав бути, перш за все, перемогою у політичному та технологічному протистоянні між США та СРСР, наука була на другому плані. Звичайно, програма “Аполлон” була величезним успіхом, адже людина, яка всього кілька десятиліть тому відірвалася від Землі на борту першого літака, подолала земне тяжіння і опинилася на орбіті іншого небесного тіла.

Van de economische component was toen nog nauwelijks sprake. Maar zes decennia later zijn het precies de economische voordelen van het verkennen van maanbronnen die de mens ertoe aanzetten om naar de maan te 'terugkeren'. Als de enige reden voor dergelijke missies was om de vlag van hun land op het oppervlak van de maan te planten, wat de mensen in het begin natuurlijk als zodanig konden zien, dan vraag ik me af of er nu zulke enorme middelen bij betrokken zouden zijn. Er zijn nu immers veel ernstiger problemen op aarde. Maar de ruimtewedloop gaat door en de voordelen hier zullen erg belangrijk zijn, ook de economische.

Windows starten

Dat wil zeggen, de annulering van de lancering van de Artemis I-missie op 29 augustus leidt tot economische en financiële verliezen. Het lijkt erop dat ze niet op de 29e zijn gelanceerd, dan hadden ze het op 30 of 31 augustus kunnen lanceren, maar ze hebben het uitgesteld tot 3 september. Ik weet zeker dat velen van jullie niet begrijpen waarom deze specifieke datum is gekozen. Ze hebben het over enkele startvensters, over gunstige voorwaarden voor de lancering. Laten we het uitzoeken.

Lees ook: Bemande ruimtemissies: waarom is terugkeer naar de aarde nog steeds een probleem?

Strenge eisen met betrekking tot de startdatum van de missie

Het lanceervenster in kwestie is een voorwaarde opgelegd door de natuur en technologische beperkingen, een voorwaarde waarmee rekening moet worden gehouden bij de lancering van elk ruimtevoorwerp. Voor vliegtuigen is een vertrekvenster meestal optioneel, maar vanwege het drukke vliegverkeer vertrekken ze ook op een bepaald tijdstip, dat wil zeggen volgens de planning. Als zo'n beperking er niet was, kon het vliegtuig opstijgen en landen wanneer het maar wilde. Maar vluchten in het luchtruim moeten ordelijk verlopen. Dit geldt alleen voor het luchtruim van de aarde, waar al decennialang voorwaardelijke luchtcorridors voor de burgerluchtvaart zijn aangelegd.

Windows starten

Een raket met een ruimteschip zou dit theoretisch ook kunnen doen, maar de beperkte toevoer van brandstof verhindert dit. Dezelfde waardoor ja het is moeilijk om terug te keren naar de aarde. Voorlopig kunnen we alleen op een zorgvuldig berekend traject vliegen als we de posities van de planeten of de maan kunnen matchen met de aarde. Elke afwijking vereist overtollige brandstofreserves, maar in de ruimte kunnen ze niet worden verzameld zoals bonussen in een arcadespel.

Dat is de reden waarom vluchten naar Mars tot nu toe alleen plaatsvinden met tussenpozen van twee jaar, wanneer de positie aan het einde van het pad van een sonde of ander apparaat gunstig is voor de uitvoering van de taken. Bij missies die de grenzen van het zonnestelsel overschrijden, kunnen de vliegtrajecten veel gecompliceerder zijn, omdat ook rekening moet worden gehouden met het effect van de zwaartekracht van andere planeten op de geplande vliegbaan. Tijdens de vlucht van Voyager naar de grenzen van het zonnestelsel werd bijvoorbeeld rekening gehouden met de versnelling als gevolg van de zwaartekracht van Venus, en het New Horizons-schip werd op dezelfde manier beïnvloed door de zwaartekracht van Jupiter. Omdat brandstof nog steeds een schaars goed is in de ruimte, en motortechnologieën gebaseerd op de verbranding ervan nog erg primitief zijn. Ja, iemand zal de ruimtepanelen noemen die de sondes helpen de kosmische wind te gebruiken om zichzelf voort te stuwen, maar het zijn de sondes, niet het ruimtevaartuig, die brandstof nodig hebben om in een baan om de aarde en terug naar de aarde te gaan. En je hebt er veel van nodig.

- Advertentie -

Ook interessant:

Wat zijn launchpads voor opstarten?

Stel je voor dat je midden in een atletiekstadion staat en je wilt een van de atleten ontmoeten die op een loopband rent. We kunnen proberen hem in te halen, maar hiervoor moeten we sneller rennen dan hij, en we zullen veel energie verbruiken. Het is veel redelijker om te berekenen wanneer de loper in de meest voordelige positie zal zijn, zodat hij kan worden onderschept en op het juiste moment hem tegemoet gaat. Berekeningen moeten nauwkeurig zijn, zodat we niet te vroeg of te laat aankomen. Het optimale moment om te beginnen met verhuizen is ons startvenster.

Windows starten

Hetzelfde geldt voor ruimtemissies. Een lanceervenster is gewoon de periode waarin een ruimtevaartuig op een bepaald tijdstip een bepaald punt in de ruimte kan bereiken. Tegelijkertijd wordt rekening gehouden met het vermogen van de raket en de baan van het ruimteobject waaraan het apparaat moet voldoen. Daarom zijn de vensters verschillend voor verschillende missies. Voor een missie naar Mars gaat het lanceervenster bijvoorbeeld elke 780 dagen open. Maar voor de lancering van "Voyager-2", wiens doel planeten als Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus is, gebruikten ze een kans die slechts eens in de 175 jaar verschijnt. Aan de andere kant hebben we het voorbeeld van de Rosetta-missie, die oorspronkelijk bedoeld was om komeet 46P / Wirtanen te bestuderen, maar deze kans ging verloren door een vertraging van de lancering, dus werd een nieuw doelwit gekozen voor de missie, komeet 67P / Churyumova -Gerasimenko.

Korter gezegd, het lanceringsvenster is het tijdsinterval, berekend op basis van orbitale mechanica-berekeningen, waarin een bepaald ruimtevaartuig kan opstijgen en met succes zijn eindbestemming kan bereiken. Uiteraard rekening houdend met de geplande vliegroute en de massa van de benodigde brandstof. Daarom vereist het initiële venster een gunstige locatie van hemellichamen, waarvan de zwaartekracht de beweging van het voertuig aanzienlijk beïnvloedt.

Ook interessant:

Vier factoren die van invloed zijn op het opstartvenster

Er zijn vier factoren die van invloed zijn op de keuze van het lanceervenster voor de lancering van een ruimtemissie, inclusief Artemis I. Ze zijn zo nauw met elkaar verbonden dat een discrepantie in een van de factoren het effect van de andere onmiddellijk tenietdoet.

Banen en hellingen

Discovery moet bijvoorbeeld een belangrijke vracht afleveren bij het ISS. Ten eerste moeten wetenschappers twee verschillende trajecten in overweging nemen: het traject van de shuttle zelf en het internationale ruimtestation. Wetenschappers moeten ervoor zorgen dat de twee banen elkaar zeker zullen ontmoeten, aangezien het doel van deze missie is om de nodige voorraden aan het ruimtestation te leveren. Om dit te doen, berekenen ze het vlak van de baan van het station, een denkbeeldige plaat die door de aarde snijdt en het ruimtestation aan de rand vasthoudt.

Wanneer de aarde en het ruimtestation bewegen, beweegt het conventionele vliegtuig dat hen verbindt ook. Wetenschappers moeten het tijdstip vinden waarop de rand van de aarde het lanceerplatform van het Kennedy Space Center in Florida kruist, van waaruit het schip zou moeten lanceren. Ze mogen niet meer dan één graad missen. De aarde draait in vijf minuten 1 graad, dus de lancering moet precies binnen die vijf minuten plaatsvinden.

Windows starten

Bovendien moet de lancering plaatsvinden wanneer het ruimtestation van zuid naar noord op weg is. Dit komt door het feit dat de shuttle het station met succes moet inhalen en tegelijkertijd zijn externe brandstoftank van 15 verdiepingen boven de oceaan moet weggooien, waar hij geen bedreiging vormt voor de mens. De oceaan ligt in het noordoosten, dus de lancering van Discovery moet wachten tot het ruimtestation zich naar het noorden verplaatst. Hierdoor heeft de spaceshuttle één lanceervenster van vijf minuten per dag.

Wat betreft de Artemis I-missie, die is hier nog interessanter. NASA wil Orion in een verre retrograde baan rond de maan plaatsen. Dit is een zeer stabiele baan met twee Lagrange-punten. Tegelijkertijd beweegt het apparaat rond de aarde in de tegenovergestelde richting van de maan. Tot nu toe is deze baan door slechts één apparaat gebruikt - de Chinese Chang'e 5. Om deze baan te betreden, is het noodzakelijk om de motoren te starten die het apparaat op het juiste moment en op het juiste moment naar de maan zullen brengen. Deze manoeuvre wordt TLI (Trans-Lunar Injection) genoemd en de nauwkeurigheid van de uitvoering is uiterst belangrijk. Dit is een element waarmee u rekening moet houden bij het berekenen van het startvenster.

Lees ook:

"Precessie" verplaatst het venster

Ook mag men het fenomeen precessie niet vergeten. Je ziet de precessie elke keer dat het kind de bovenkant van de mal begint te draaien. Ten eerste maakt zijn rotatieas een cirkel in de lucht in de richting tegengesteld aan de rotatie, waarbij de bovenkant eerst in de ene richting wordt gekanteld en vervolgens in de andere.

De aarde voert een slow-motionversie van deze dans uit terwijl ze om de zon draait, en door de mens gemaakte satellieten doen hetzelfde als ze om de aarde draaien.

- Advertentie -

Er is een formule waarmee NASA-wetenschappers kunnen berekenen hoeveel de satelliet zal wiebelen. Voeg het aantal omwentelingen dat de satelliet per dag maakt, de grootte en excentriciteit van de baan en de helling toe, en je hebt de oscillaties. Voor het internationale ruimtestation ISS geven deze getallen een waarde van bijna 5 graden per dag, wat overeenkomt met ongeveer 20 minuten van de dagelijkse rotatie van de aarde.

Dit geldt ook voor de maan en andere planeten van het zonnestelsel. Deze fluctuaties vereisen een nauwkeurige berekening, anders vereist elke aanpassing een overmatig brandstofverbruik en verlies van het gewenste traject.

Weersomstandigheden bij lancering

We hoorden van tijd tot tijd dat de lancering van de raket werd afgelast vanwege ongunstige weersomstandigheden. Ja, de natuur hoeft niet op ons te wachten, er zijn altijd wel wat weersverschijnselen op het aardoppervlak, zoals stormen, onweersbuien, zandstormen, sneeuwstormen, enz.

Meteorologen van ruimtevaartorganisaties jongleren als professionals die bewolking, windrichting en -snelheid volgen, evenals stormen en andere ongunstige gebeurtenissen op zes verschillende locaties gedurende 13 dagen. Ze keuren het opstijgen alleen goed als de raket niet mogelijk in een storm of zandstorm terechtkomt.

Windows starten

Lichtomstandigheden

Het lanceervenster moet zorgen voor goede verlichting voor alle camera's, zodat het vluchtleidingsteam kan zien hoe goed alle systemen en instellingen van het schip werken, wat de veiligheid van de bemanning van de ruimtemissie helpt waarborgen.

Volgens NASA-regels mag Orion bijvoorbeeld niet langer dan 90 minuten achter elkaar in de schaduw zijn. Omdat het zonlicht nodig heeft voor de panelen en om de optimale temperatuur van het apparaat te behouden.

Windows starten

Daarnaast zijn er nog andere factoren die verband houden met het landingsproces, waarbij Orion de bovenste lagen van de atmosfeer van de aarde moet binnengaan, ze dan een moment moet verlaten en opnieuw, al eindelijk, in de atmosfeer moet duiken. Hiervoor moet het apparaat echter op tijd de juiste baan ten opzichte van de aarde bereiken. Het laatste aspect om te overwegen is de landingstijd. Het is de bedoeling dat Orion overdag in de oceaan landt om het voor wachtende teams gemakkelijker te maken om de capsule te vinden en terug te halen.

Ook interessant:

De lancering vindt niet plaats vanaf een stationair lanceerplatform. Het doel is ook constant in beweging

Laten we het in meer detail hebben over enkele details waarmee rekening moet worden gehouden voor de lancering van de Artemis I-missie, die mogelijk al vanavond wordt gelanceerd.

De maan staat dicht bij de aarde en er zouden hier waarschijnlijk geen grote problemen moeten zijn. Welnu, helaas is er onder andere de beweging van onze planeet en de maan. Onze satelliet draait niet alleen om zijn as met een snelheid van ongeveer 0,5 km/s op de evenaar, hij draait ook rond de zon in een bijna cirkelvormige baan met een snelheid van 30 km/s. Er moet ook rekening mee worden gehouden dat de snelheid van de beweging van de aarde wordt opgeteld bij de eigen startsnelheid van het voertuig.

Windows starten

Daarnaast verandert de positie van de zon en de maan ten opzichte van de baan van de aarde voortdurend, hier moet ook rekening mee worden gehouden. Dus met hetzelfde energie-/brandstofverbruik kan een lancering van de aarde naar de maan leiden tot een ander resultaat, afhankelijk van de timing van die lancering.

Windows starten

In theorie kunnen we zo'n ruimtevaartuig bouwen dat krachtig genoeg is om elke dag naar de maan te vliegen. En misschien zal het in de toekomst ook zo zijn. Voor nu vereist het succes van de Artemis I-missie echter een zorgvuldige selectie van de lanceringstijd vanaf de aarde, waardoor Orion naar de maan kan gaan en vervolgens de geplande baan rond onze satelliet binnengaat. Zelfs als de lancering op schema ligt, kan een vertraging van enkele dagen aanzienlijke veranderingen in de duur van de missie veroorzaken.

Momenteel kan de Artemis I-missie, afhankelijk van de lanceringstijd, 26 tot 28 dagen of 38 tot 42 dagen duren. We verwachten dat deze missie langer zal duren aangezien Orion 1,5 omwenteling rond de maan voltooit in zijn verre retrograde baan. Als de kortere optie wordt overwogen en het vertrek naar de maanbaan op een ander tijdstip zal plaatsvinden, zal Orion slechts 1 omwenteling rond de maan maken voordat hij aan zijn terugkeer naar de aarde begint.

Lees ook: James Webb Space Telescope: 10 doelen om te observeren

Toekomstige Artemis I lanceringsdata zijn mogelijk

Het huidige startvenster voor de SLS-raket en zijn lading, die voldoet aan de missiecriteria, is van 2-6 september. Het is al bekend dat NASA de dichtstbijzijnde datum heeft gekozen voor de lancering van de Artemis I-missie - 3 september 2022 tussen 21:17 en 23:17 Kiev-tijd. Elke volgende dag heeft ook een bepaald tijdstip waarop de start mogelijk is. Als u niet binnen deze tijd opstijgt, verschijnen de volgende startvensters:

  • van 20 september tot 28 september
  • van 30 september tot 4 oktober
  • van 17 tot 23 oktober
  • 27 oktober
  • van 29 tot 31 oktober
  • enzovoort…

We kunnen alleen maar wachten en hopen dat de succesvolle lancering van de historische Artemis I-missie snel zal plaatsvinden.

Lees ook:

Vergeet echter niet dat er een oorlog gaande is in Oekraïne. Als u Oekraïne wilt helpen in de strijd tegen de Russische bezetters, kunt u dat het beste doen door te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.

Yuri Svitlyk
Yuri Svitlyk
Zoon van de Karpaten, onbekend genie op het gebied van de wiskunde, 'advocaat'Microsoft, praktische altruïst, links-rechts
Meer van de auteur
- Advertentie -
Aanmelden
Informeer over
gast

2 Heb je vragen? Stel ze hier.
nieuwere
De oudere Het meest populair
Ingesloten beoordelingen
Bekijk alle reacties
Oleksandr
Oleksandr
1 jaar geleden

“Apollo 8 у 1960 році”…. Перша людина у космосі побувала 12 квітня 1961 року.
Ik zie het nut niet van verder lezen.

Andere artikelen
Schrijf je in voor updates

Recent commentaar

Nu populair
2
0
We houden van uw mening, geef alstublieft commentaar.x