Космические туннели и железо на голову или зачем нам космодром «восточный»

      Комментарии к записи Космические туннели и железо на голову или зачем нам космодром «восточный» отключены

Космические туннели и железо на голову или зачем нам космодром «восточный»

Пару дней назад меня попросили проконсультировать инфографику РИА Новости, посвященную первому пуску со стартовой площадки «Восточный». И в том месте будет одно важное упрощение из-за ограничений формата материала. В действительности, космодром «Восточный» нужен нам не по причине того, что большая часть гражданских запусков происходит со стартовой площадки «Байконур».

Но, дабы растолковать, для чего он нам нужен, нужно будет рассказать, из-за чего орбиту космического аппарата возможно сравнить с туннелем, и растолковать, что за «железо» падает с неба, и на кого оно падает.

Туннель в небе

Физика орбитального перемещения совсем не интуитивна. Она скорее противоположна тому, что воображает себе простой человек. А также хорошие фильмы, помой-му стремящиеся к реалистичности, дают совсем неверное представление о том, как летают космические корабли и спутники. Не забывайте «Гравитацию», в которой лихо перелетали от «Хаббла» к МКС, а после этого к китайской станции?

Кроме того в случае если отбросить отличие в высоте орбит, один параметр орбитального перемещения убивает кроме того мельчайший шанс на такие перелеты. Данный параметр именуется «наклонение орбиты».

Наклонение орбиты — это угол между плоскостью орбиты экватора и плоскостью спутника (для спутника Почвы)

К примеру, для случая «Гравитации» картина будет такая:

И тот факт, что плоскости орбит совсем не совпадают — это еще не беда. Настоящая беда в том, что для низкой круговой орбиты (а «Хаббл», МКС, «Тяньгун» и масса других спутников — это низкая круговая орбита) изменение наклонения весьма дорого. Дабы «развернуть» орбиту на 45° нам нужно будет изменить собственную скорость приблизительно на 8 км/с, столько же, сколько нам пригодилось для выхода на орбиту.

А изменение скорости — это сброс ступеней и трата топлива. Другими словами, в случае если ракета массой 300 тысячь киллограм выводит на орбиту 7 тысячь киллограм, то по окончании трансформации наклонения на 45° останется всего 150 килограмм. Практически, любой орбитальный аппарат летит в невидимого туннеля, диаметр которого зависит от его способности изменять собственную скорость.

Исходя из этого при запуске спутников их стараются вывести сходу на необходимое наклонение.

Проторенные дороги

А какое наклонение употребляется для существующих орбитальных аппаратов? На орбите Почвы на данный момент большое количество спутников:

В случае если приглядеться, то видно, что на каких-то орбитах спутников больше. Вот картина, показывающая перемещение спутников относительно Земли:

Геостационарная орбита (зеленый). Это круговая орбита с высотой 36 000 км и наклонением 0°. Спутник на ней будет над одной точкой земной поверхности, исходя из этого на картине верная геостационарная орбита обозначена зеленой точкой.

Зеленые петли — это неисправные спутники либо такие, у которых закончилось горючее. Геостационарная орбита находится под раздражающим действием Луны, и необходимо тратить горючее легко чтобы оставаться на месте. На данной орбите обитают телекоммуникационные спутники, каковые приносят прибыль, исходя из этого свободные места на ней отыскать уже тяжело.
Орбиты ГЛОНАС/GPS (светло синий и красный). Эти орбиты имеют высоту приблизительно 20 000 километров и наклонение в районе 60°. Как светло из заглавия, на них находятся навигационные спутники.
Полярные орбиты (желтый). Эти орбиты имеют наклонение в районе 90° и высоту в большинстве случаев не больше 1000 км. В этом случае спутник будет пролетать над полюсами любой оборот и будет видеть всю территорию Почвы.

Отдельным подвидом таких орбит являются солнечно-синхронные орбиты с высотой 600-800 км и наклонением 98°, на которых спутники пролетают над различными участками Почвы приблизительно в одно да и то же местное время. Эти орбиты пользуются спросом для метеорологических, картографических и разведывательных спутников.

Также, нужно отметить орбиту МКС с высотой 450 км и наклонением 51,6°.

Бессердечная география

Ну, прекрасно, с наклонениями мы разобрались, сообщит читатель. А причем тут космодром? Дело в том, что имеется таковой неприятный физический закон:

Начальное наклонение орбиты не может быть меньше широты космодрома.

Из-за чего так? Все делается понятней, в случае если нарисовать траекторию спутника на карте Почвы:

В случае если мы, стартовав с Байконура, начнем разгоняться на восток, то окажется орбита с наклонением широты Байконура, 45° (красная). В случае если мы начнем разгоняться на северо-восток, то самая северная точка орбиты будет севернее Байконура, другими словами наклонение будет больше (желтая). В случае если мы попытаемся схитрить и начнем разгоняться на юго-восток, то оказавшаяся орбита все равно будет иметь самую северную точку севернее Байконура и, снова же, большее наклонение (светло синий).

А вот такая орбита неосуществима физически, по причине того, что не проходит через центр весов Почвы. Правильнее, она неосуществима для полета с отключённым двигателем. Вы сможете какое-то время пребывать на таковой орбите с включенным двигателем, но горючее кончится весьма скоро.

Так, в случае если мы желаем запускать спутники на геостационарную орбиту не с экватора, нам нужно каким-то образом обнулять наклонение орбиты, расходуя горючее. Эти затраты и растолковывают, из-за чего одинаковая ракета «Альянс-2.1а» удачно выводит спутники на геостационарную орбиту со стартовой площадки Куру около экватора, но не употребляется для этих задач с Байконура.

Российская Федерация — северная страна. И в случае если на орбиты и полярные орбиты ГЛОНАСС возможно нормально запускать спутники с Плесецка, что расположен на широте 63°, то для геостационарной орбиты чем южнее расположен космодром, тем лучше. В этот самый момент начинает действовать вторая неприятность — не каждая территория подходит для космодрома.

Ступенью по кумполу

Все современные ракеты при запуске спутника сбрасывают отработанные головные обтекатели и ступени, каковые падают на Землю. В случае если место падения находится в второй стране — приходится договариваться с данной страной по каждому пуску. Исходя из этого, к примеру, минимальное наклонение космодрома Байконур не 45°, а 51°, по причине того, что в противном случае вторая ступень будет падать в Китай:

А по месту падения первой ступени приходится договариваться с Казахстаном и платить за применение этих районов. Время от времени появляются неприятности, и запуск спутников откладывается. Районы падения приходится отчуждать немаленькие:

И в европейской части России хороших мест для космодрома нет. Я поигрался с картами, на Кавказе возможно извернуться и пробовать запускать из района Моздока, но и тогда нужно будет стараться, дабы вторые ступени не упали в Казахстан. В случае если запускать ракету из Крыма, то первая ступень будет падать в населенные районы около Ростова-на-Дону, а вторая ступень будет снова же норовить упасть в Казахстан. И это не учитывая неприятности с инфраструктурой в обоих вариантах.

На этом фоне взглянуть на дешёвые наклонения для космодромов США и пожалеешь о бессердечности физики с географией.

Но так как у нас также имеется восточное побережье. И, в случае если мы разместим космодром в том месте, то возможно будет отыскать глухие районы для падения отработанных ступеней для самых востребованных наклонений: 51,6° (на МКС и геостационарную орбиту), 64,8° (ГЛОНАСС, кое-какие спутники зондирования Почвы), 98° (на полярную орбиту).

Еще раз тезисно

Космодром Восточный даст нам возможность запускать нужные нагрузки на геостационарную орбиту и к МКС без необходимости согласования этих запусков с другими государствами и выплат им за применение районов отчуждения. Он находится на юге страны и снабжает начальное наклонение орбиты не хуже Байконура. Стартовый комплекс для новой ракеты-носителя «Ангара» нерационально строить на Байконуре (еще раз, районы падения и согласование пусков), но с Восточного она обеспечит не меньшую грузоподъемность.
Приятная мелочь: новый стартовый комплекс с башней обслуживания, как в Куру, разрешит запускать западные нужные нагрузки, каковые должны устанавливаться на ракету-носитель в вертикальном положении.
Бонусом кроме этого идут развитие инфраструктуры, толчок к формированию территории, наукоград и другое.

Благодарю за материал  http://lozga.livejournal.com/111549.html

Геостационарная орбита


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: