الأنفاق الفضائية والحديد على الرأس أو لماذا نحتاج إلى قاعدة فوستوشني الفضائية

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

في اليوم الآخر ، طُلب مني الرجوع إلى مخطط المعلومات الرسومي الخاص بـ RIA Novosti ، المخصص لعملية الإطلاق الأولى من قاعدة فوستوشني الفضائية. وسيكون هناك تبسيط رئيسي واحد بسبب قيود تنسيق المادة. في الواقع ، لسنا بحاجة إلى قاعدة فوستوشني الفضائية لأن غالبية عمليات الإطلاق المدنية تتم من قاعدة بايكونور الفضائية.

ولكن من أجل شرح سبب حاجتنا إليها ، علينا أن نوضح لماذا يمكن مقارنة مدار مركبة فضائية بالنفق ، وكذلك شرح نوع "الحديد" الذي يسقط من السماء ، وعلى من يسقط.

نفق في السماء

إن فيزياء الحركة المدارية غير بديهية تمامًا. بل هو عكس ما يتخيله الشخص العادي. وحتى الأفلام الجيدة ، التي تبدو جاهدة للواقعية ، تعطي فكرة خاطئة تمامًا عن كيفية تحليق الأقمار الصناعية وسفن الفضاء. تذكر "الجاذبية" ، التي اشتهرت بالطيران من هابل إلى محطة الفضاء الدولية ، ثم إلى المحطة الصينية؟ حتى لو تجاهلنا الاختلاف في الارتفاعات المدارية ، فإن معلمة واحدة من الحركة المدارية تقتل حتى أدنى فرصة لمثل هذه الرحلات. هذه المعلمة تسمى "الميل المداري".

ميل المدار هي الزاوية بين مستوى مدار القمر الصناعي ومستوى خط الاستواء (لقمر أرضي)

على سبيل المثال ، في حالة "Gravity" ، ستكون الصورة كما يلي:

وحقيقة أن مستويات المدارات لا تتطابق على الإطلاق ليست مشكلة. المشكلة الحقيقية هي أنه بالنسبة إلى مدار دائري منخفض (و Hubble و ISS و Tiangong وكتلة الأقمار الصناعية الأخرى هي مدار دائري منخفض) ، فإن التغيير في الميل مكلف للغاية. من أجل "تدوير" المدار بمقدار 45 درجة ، سيتعين علينا تغيير سرعتنا بنحو 8 كم / ثانية ، وهو نفس المقدار الذي نحتاجه لدخول المدار. وتغيير السرعة هو إهدار للوقود وإعادة ضبط المراحل. أي إذا أطلق صاروخ كتلته 300 طن 7 أطنان في المدار ، فعندئذٍ بعد تغيير الميل بمقدار 45 درجة ، سيبقى 150 كيلوغرامًا فقط. في الواقع ، تطير كل مركبة مدارية داخل نفق غير مرئي ، يعتمد قطره على قدرته على تغيير سرعته. لذلك ، عند إطلاق الأقمار الصناعية ، يحاولون نقلها على الفور إلى الميل المطلوب.

طرق للضرب

ما هو الميل المستخدم للمدار الموجود؟ يوجد الآن العديد من الأقمار الصناعية في مدار الأرض:

إذا نظرت عن كثب ، يمكنك أن ترى أن هناك المزيد من الأقمار الصناعية في بعض المدارات. إليكم صورة توضح حركة الأقمار الصناعية بالنسبة إلى الأرض:

المدار الثابت بالنسبة للأرض (لون أخضر). إنه مدار دائري بارتفاع 36000 كم وميله 0 درجة. يقع القمر الصناعي الموجود عليه فوق نقطة واحدة على سطح الأرض ، لذلك ، في الصورة ، يُشار إلى المدار الثابت بالنسبة للأرض بنقطة خضراء. الحلقات الخضراء عبارة عن أقمار صناعية معيبة أو نفاد الوقود. المدار الثابت بالنسبة للأرض تحت التأثير المزعج للقمر ، وتحتاج إلى إنفاق الوقود فقط للبقاء في مكانه. يسكن هذا المدار أقمار الاتصالات السلكية واللاسلكية ، وهي مربحة ، لذلك من الصعب بالفعل العثور على أماكن شاغرة فيه.

مدارات GLONAS / GPS (ازرق واحمر). يبلغ ارتفاع هذه المدارات حوالي 20000 كيلومتر وميلها حوالي 60 درجة. كما يوحي الاسم ، فإنهم يحملون أقمار صناعية للملاحة.

المدارات القطبية (أصفر). تميل هذه المدارات في منطقة 90 درجة والارتفاع لا يزيد عادة عن 1000 كم. في هذه الحالة ، سيطير القمر الصناعي فوق القطبين في كل ثورة وسيرى كامل أراضي الأرض. وهناك نوع فرعي منفصل من هذه المدارات عبارة عن مدارات متزامنة مع الشمس بارتفاع 600-800 كم وميل 98 درجة ، حيث تطير الأقمار الصناعية فوق أجزاء مختلفة من الأرض في نفس التوقيت المحلي تقريبًا.هذه المدارات مطلوبة للأرصاد الجوية ورسم الخرائط وأقمار الاستطلاع.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب ملاحظة مدار محطة الفضاء الدولية على ارتفاع 450 كم وميل 51.6 درجة.

جغرافيا بلا قلب

حسنًا ، حسنًا ، اكتشفنا الحالة المزاجية ، سيقول القارئ. وأين مركز الفضاء؟ الحقيقة هي أن هناك مثل هذا القانون الفيزيائي غير السار:

لا يمكن أن يكون الميل الأولي للمدار أقل من خط عرض محطة الفضاء

لماذا هذا؟ يصبح كل شيء أكثر وضوحًا إذا رسمنا مسار القمر الصناعي على خريطة الأرض:

إذا بدأنا ، بدءًا من بايكونور ، بالتسارع إلى الشرق ، فسنحصل على مدار بميل لخط عرض بايكونور ، 45 درجة (أحمر). إذا بدأنا في التسارع إلى الشمال الشرقي ، فستكون أقصى نقطة شمالية من المدار شمال بايكونور ، أي أن الميل سيكون أكبر (أصفر). إذا حاولنا الغش والبدء في التسارع إلى الجنوب الشرقي ، فسيظل المدار الناتج في أقصى نقطة شمالية شمال بايكونور ، ومرة أخرى ، ميل أكبر (أزرق).

لكن مثل هذا المدار مستحيل ماديًا ، لأنه لا يمر عبر مركز كتلة الأرض. بتعبير أدق ، من المستحيل الطيران مع إيقاف تشغيل المحرك. يمكنك البقاء في مثل هذا المدار لبعض الوقت مع تشغيل المحرك ، لكن الوقود سينفد بسرعة كبيرة.

وبالتالي ، إذا أردنا إطلاق أقمار صناعية في مدار ثابت بالنسبة للأرض وليس من خط الاستواء ، فنحن بحاجة بطريقة ما إلى إعادة ضبط الميل المداري ، واستهلاك الوقود. هذه التكاليف هي التي تفسر سبب إطلاق صاروخ Soyuz-2.1a نفسه بنجاح أقمارًا صناعية في مدار ثابت بالنسبة للأرض من قاعدة Kuru الفضائية بالقرب من خط الاستواء ، ولكن لم يتم استخدامه لهذه المهام من بايكونور.

روسيا بلد شمالي. وإذا كان من الممكن إطلاق الأقمار الصناعية بأمان إلى المدارات القطبية و GLONASS من بليسيتسك ، التي تقع على خط عرض 63 درجة ، فعندئذٍ بالنسبة للمدار الثابت بالنسبة للأرض ، كلما كان موقع الكون في اتجاه الجنوب ، كان ذلك أفضل. وهنا تدخل المشكلة الثانية حيز التنفيذ - ليست كل منطقة مناسبة للكون.

خطوة على كومبول

جميع الصواريخ الحديثة ، عند إطلاق قمر صناعي ، تسقط مراحل مستهلكة وأنوف أنف تسقط على الأرض. إذا كان موقع التعطل في بلد آخر ، فيجب عليك التفاوض مع هذا البلد لكل عملية إطلاق. لذلك ، على سبيل المثال ، الحد الأدنى لميل قاعدة بايكونور الفضائية ليس 45 درجة ، ولكن 51 درجة ، وإلا فإن المرحلة الثانية ستقع في الصين:

وفي المكان الذي سقطت فيه المرحلة الأولى ، عليك التفاوض مع كازاخستان ودفع مقابل استخدام هذه المناطق. في بعض الأحيان تنشأ مشاكل ويتأخر إطلاق الأقمار الصناعية. يجب أن تكون مناطق السقوط بعيدة إلى حد ما:

وفي الجزء الأوروبي من روسيا لا توجد أماكن جيدة لمركبة فضائية. لقد لعبت مع الخرائط ، في القوقاز يمكنك المراوغة ومحاولة الانطلاق من منطقة Mozdok ، ولكن حتى ذلك الحين سيكون عليك المحاولة حتى لا تقع المراحل الثانية في كازاخستان. إذا أطلقت صاروخًا من شبه جزيرة القرم ، فستقع المرحلة الأولى في المناطق المأهولة بالسكان بالقرب من روستوف أون دون ، وستسعى المرحلة الثانية مرة أخرى إلى الوقوع في كازاخستان. وهذا لا يأخذ في الاعتبار مشاكل البنية التحتية في كلا الخيارين. على هذه الخلفية ، سوف تنظر إلى الميول المتاحة لموانئ الفضاء الأمريكية وتندم على قسوة الفيزياء والجغرافيا.

لكن لدينا أيضًا ساحل شرقي. وإذا وضعنا قاعدة الكون هناك ، فسيكون من الممكن العثور على مناطق نائية لسقوط المراحل المستنفدة للميل الأكثر طلبًا: 51 ، 6 درجات (إلى محطة الفضاء الدولية والمدار الثابت بالنسبة للأرض) ، 64 ، 8 درجات (GLONASS ، بعض أقمار استشعار الأرض) ، 98 درجة (في مدار قطبي).

مرة أخرى أطروحة

سيمكننا صاروخ فوستوشني الكوني من إطلاق الحمولات في المدار الثابت بالنسبة للأرض وإلى محطة الفضاء الدولية دون الحاجة إلى تنسيق عمليات الإطلاق هذه مع الدول الأخرى ودفعها مقابل استخدام مناطق الاستبعاد. تقع في الجزء الجنوبي من البلاد وتوفر ميلًا مداريًا أوليًا ليس أسوأ من بايكونور. من غير المنطقي بناء مجمع إطلاق لمركبة الإطلاق Angara الجديدة في بايكونور (مرة أخرى ، تنسيق عمليات الإطلاق ومناطق الاصطدام) ، ولكن من Vostochny لن يوفر حمولة أقل.

شيء صغير لطيف: مجمع الإطلاق الجديد ببرج الخدمة ، كما هو الحال في كورو ، سيسمح بإطلاق الحمولات الغربية ، والتي يجب تثبيتها على مركبة الإطلاق في وضع رأسي.

المكافأة هي أيضًا تطوير البنية التحتية ، وحافز تنمية المنطقة ، ومدينة العلوم ، وما إلى ذلك.

محدث: infographic out. إنه لأمر مؤسف ، لم يكن لدينا الوقت لإعادة رسم مواقع الأقمار الصناعية. ما زلنا بإيجاز شديد ، حاولنا شرح ما هو مكتوب هنا. في رأيي ، اتضح بشكل جيد.