Зашто свемирска мисија не може да лети у било ком тренутку: Шта је прозор за лансирање?

Зашто свемирски брод не може да се лансира у било ком тренутку? Шта је лансирна платформа? О свему томе ћете сазнати из нашег чланка.

Артемис И мисија

Важност мисије Артемис И за човечанство се често упоређује са летом Аполо 8 1968. године, када је човек први пут у историји успео да стигне у орбиту Месеца. Али у то време је успешан лет на Месец требало да буде, пре свега, победа у политичко-технолошкој конфронтацији између САД и СССР-а, наука је била у другом плану. Наравно, програм „Аполо” је био огроман успех, јер је особа која је пре само неколико деценија напустила Земљу првим авионом, савладала Земљину гравитацију и нашла се у орбити другог небеског тела.

О економској компоненти тада готово да и није било говора. Али шест деценија касније, управо економске користи од истраживања лунарних ресурса подстичу човека да се „врати” на Месец. Ако је једини разлог за такве мисије био постављање заставе своје земље на површину Месеца, што су, наравно, људи у почетку могли да перципирају као такву, питам се да ли би сада били укључени тако огромни ресурси. На крају крајева, сада на Земљи постоје много озбиљнији проблеми. Али свемирска трка се наставља, а предности ће овде бити веома важне, укључујући и економске.

Односно, отказивање лансирања мисије Артемис И 29. августа доводи до економских и финансијских губитака. Рекло би се да нису лансирали 29., онда су могли 30. или 31. августа, али су то одложили за 3. септембар. Сигуран сам да многи од вас не разумеју зашто је изабран баш овај датум. Они говоре о неким почетним прозорима, о повољним условима за лансирање. Хајде да то схватимо.

Прочитајте такође: Свемирске мисије са људском посадом: Зашто је повратак на Земљу и даље проблем?

Строги захтеви у вези са датумом почетка мисије

Прозор за лансирање је услов који намећу природа и технолошка ограничења, услов који се мора узети у обзир приликом лансирања сваког свемирског објекта. За авионе је углавном факултативни прозор за полазак, али због густог ваздушног саобраћаја полећу и у одређено време, односно по реду вожње. Да није постојало такво ограничење, авион је могао да полети и слети кад год пожели. Али летови у ваздушном простору морају бити уредни. Ово се односи само на ваздушни простор Земље, где су деценијама постављени условни ваздушни коридори за цивилно ваздухопловство.

Теоретски би то могла да уради и ракета која носи свемирски брод, али ограничена залиха горива то спречава. Онај исти кроз који да тешко је вратити се на Земљу. За сада можемо да летимо по пажљиво прорачунатој путањи само ако можемо да ускладимо положаје планета или Месеца са Земљом. Свако одступање захтева вишак резерви горива, али у свемиру се не могу прикупити као бонуси у аркадној игрици.

Зато се до сада летови на Марс одвијају само у интервалима од две године, када ће његов положај на крају путање сонде или другог уређаја бити повољан за обављање задатака. У случају мисија које излазе ван граница Сунчевог система, путање лета могу бити много компликованије, јер се мора узети у обзир и утицај гравитације других планета на планирану путању лета. На пример, током лета Воиагера до граница Сунчевог система, узето је у обзир убрзање услед гравитације Венере, а на брод Нев Хоризонс је на сличан начин утицала гравитација Јупитера. Зато што је гориво још увек оскудан ресурс у свемиру, а технологије мотора засноване на његовом сагоревању су и даље веома примитивне. Да, неко ће поменути свемирске панеле који помажу сондама да користе космички ветар за покретање, али сонде, а не свемирска летелица, требају гориво да оду у орбиту и врате се на Земљу. И треба ти пуно тога.

Такође занимљиво:

• Зашто звезде трепере?
• Зашто су свемирске летелице опремљене процесорима из 20. века

Шта су лансирне плоче за покретање?

Замислите да сте у центру атлетског стадиона и желите да упознате неког од спортиста који трче на траци за трчање. Можемо покушати да га сустигнемо, али за ово морамо да трчимо брже од њега и потрошићемо много енергије. Много је разумније израчунати када ће тркач бити у најповољнијој позицији, како би га пресрели и у правом тренутку му кренули у сусрет. Прорачуни морају бити тачни да не бисмо стигли прерано или прекасно. Оптимално време за почетак кретања је наш почетни прозор.

Исто важи и за свемирске мисије. Прозор за лансирање је једноставно период током којег свемирска летелица може да стигне до одређене тачке у свемиру у одређено време. При томе се узимају у обзир могућности снаге ракете и путања свемирског објекта са којом се апарат мора срести. Стога су прозори различити за различите мисије. На пример, за мисију на Марс, прозор за лансирање се отвара сваких 780 дана. Али за лансирање "Војаџера-2", чији су циљ планете као што су Јупитер, Сатурн, Уран и Нептун, искористили су прозор могућности који се појављује само једном у 175 година. С друге стране, имамо пример мисије Розета, која је првобитно била намењена проучавању комете 46П / Виртанен, али је ова прилика изгубљена због кашњења лансирања, па је изабрана нова мета за мисију, комета 67П / Чурјумова. -Герасименко.

Укратко, прозор за лансирање је временски интервал, израчунат из прорачуна орбиталне механике, током којег дата летелица може да полети и успешно стигне до свог коначног одредишта. Наравно, узимајући у обзир планирану путању лета и масу потребног горива. Дакле, почетни прозор захтева повољну локацију небеских тела, чија гравитација значајно утиче на кретање возила.

Такође занимљиво:

• 10 најчуднијих ствари које смо научили о црним рупама 2021
• Тераформирање Марса: Може ли се Црвена планета претворити у нову Земљу?

Четири фактора који утичу на прозор покретања покретања

Постоје четири фактора који утичу на избор прозора за лансирање за лансирање било које свемирске мисије, укључујући Артемис И. Они су толико блиско повезани један са другим да неслагање у једном од фактора моментално поништава ефекат осталих.

Орбите и нагиби

На пример, Дисцовери треба да испоручи важан терет на ИСС. Прво, научници морају да размотре две различите путање: путању самог шатла и Међународне свемирске станице. Научници морају да се увере да ће се две орбите дефинитивно срести, јер је сврха ове мисије да допреми неопходне залихе свемирској станици. Да би то урадили, израчунавају раван орбите станице, замишљени лист који пресеца Земљу и држи свемирску станицу на њеној ивици.

Када се Земља и свемирска станица крећу, помера се и конвенционални авион који их повезује. Научници морају да пронађу време када ивица Земље пресече лансирну рампу свемирског центра Кенеди на Флориди, са које би брод требало да се лансира. Не могу пропустити више од једног степена. Земља се ротира за 1 степен за пет минута, тако да би лансирање требало да се догоди тачно у тих пет минута.

Поред тога, лансирање мора да се деси када се свемирска станица креће од југа ка северу. То је због чињенице да шатл мора успешно да претекне станицу и да истовремено одбаци свој спољни резервоар за гориво од 15 спратова преко океана, где не представља претњу за људе. Океан лежи на североистоку, тако да лансирање Дисцовери-ја мора сачекати док се свемирска станица не помери на север. Ово оставља спејс шатл са једним петоминутним прозором за лансирање дневно.

Што се тиче мисије Артемис И, овде је још интересантније. НАСА жели да Орион постави у далеку ретроградну орбиту око Месеца. Ово је веома стабилна орбита са две Лагранжове тачке. Истовремено, апарат се креће око Земље у смеру супротном од Месеца. Ову орбиту је до сада користио само један уређај - кинески Чанг'е 5. За улазак у ову орбиту потребно је покренути моторе који ће уређај испоручити на Месец у правом тренутку и времену. Овај маневар се зове ТЛИ (Транс-Лунар Ињецтион), а тачност његовог извођења је изузетно важна. Ово је један елемент који треба узети у обзир приликом израчунавања прозора за покретање.

Прочитајте такође:

• Посматрање црвене планете: историја марсовских илузија
• Телепортација са научне тачке гледишта и њена будућност

„Прецесија“ помера прозор

Такође, не треба заборавити на феномен прецесије. Прецесију видите сваки пут када дете почне да окреће врх шаблона. Прво, његова оса ротације прави круг у ваздуху у смеру супротном од ротације, нагињући врх прво у једном смеру, а затим у другом.

Земља изводи успорену верзију овог плеса док кружи око Сунца, а сателити које је направио човек раде исто док круже око Земље.

Постоји формула која омогућава научницима НАСА-е да израчунају колико ће се сателит љуљати. Додајте број обртаја које сателит направи дневно, величину и ексцентрицитет орбите и нагиб, и имате осцилације. За Међународну свемирску станицу ови бројеви дају вредност од скоро 5 степени дневно, што је једнако око 20 минута дневне ротације Земље.

Ово важи и за Месец и друге планете Сунчевог система. Ове флуктуације захтевају тачан прорачун, иначе свако подешавање захтева превелику потрошњу горива и губитак жељене путање.

Временски услови при лансирању

С времена на време смо чули да је лансирање ракете отказано због неповољних временских услова. Да, природа не мора да нас чека, на површини Земље увек постоје неке временске појаве попут олује, грмљавине, пешчане олује, снежне мећаве итд.

Метеоролози свемирске агенције жонглирају попут професионалаца пратећи облачност, правац и брзину ветра, као и олује и друге штетне догађаје на шест различитих локација током 13 дана. Они одобравају полетање само ако ракета није потенцијално ухваћена у олуји или пешчаној олуји, на пример.

Услови осветљења

Прозор за лансирање треба да омогући добро осветљење за све камере како би тим за контролу лета могао да види колико добро функционишу сви системи и подешавања брода, помажући да се осигура безбедност посаде свемирске мисије.

На пример, према НАСА правилима, Орион не може бити у сенци дуже од 90 минута. Зато што је потребна сунчева светлост за панеле и за одржавање оптималне температуре уређаја.

Поред тога, постоје и други фактори који се односе на процес слетања, током којег Орион мора ући у горње слојеве Земљине атмосфере, затим их напустити на тренутак и поново, већ коначно, уронити у атмосферу. Међутим, за ово, уређај мора на време достићи одговарајућу путању у односу на Земљу. Последњи аспект који треба узети у обзир је време слетања. Планирано је да Орион слети у океан током дана како би тимовима који чекају олакшао проналажење и преузимање капсуле.

Такође занимљиво:

• Зашто звезде трепере?
• Зашто су свемирске летелице опремљене процесорима из 20. века

Лансирање се не одвија са стационарне лансирне рампе. Мета је такође у сталном покрету

Хајде да причамо детаљније о неким детаљима које треба размотрити за покретање мисије Артемис И, која би могла да крене већ вечерас.

Месец је близу Земље и овде вероватно не би требало да буде неких великих проблема. Па, нажалост, постоји, између осталог, кретање наше планете и Месеца. Наш сателит не само да ротира око своје осе брзином од око 0,5 км/с на екватору, већ се окреће и око Сунца у скоро кружној орбити брзином од 30 км/с. Такође треба узети у обзир да се брзина кретања Земље додаје сопственој почетној брзини возила.

Поред тога, положај Сунца и Месеца у односу на Земљину орбиту се стално мења, то се такође мора узети у обзир. Дакле, са истом потрошњом енергије/горива, лансирање са Земље на Месец може довести до другачијег резултата у зависности од времена тог лансирања.

У теорији, можемо да направимо такву свемирску летелицу која ће бити довољно моћна да сваки дан лети на Месец. А можда ће тако бити и у будућности. Међутим, за сада, успех мисије Артемис И захтева пажљив одабир времена лансирања са Земље, што ће омогућити Ориону да се пресели на Месец и потом уђе у планирану орбиту око нашег сателита. Чак и ако је лансирање по плану, кашњење од неколико дана може изазвати значајне промене у трајању мисије.

Тренутно, у зависности од времена лансирања, мисија Артемис И може трајати између 26 до 28 дана или 38 до 42 дана. Очекујемо да ће ова мисија бити дужа јер Орион заврши 1,5 окретаја око Месеца у својој далекој ретроградној орбити. Ако се узме у обзир краћа опција, а излазак у лунарну орбиту ће се десити у неко друго време, Орион ће направити само 1 обрт око Месеца пре него што почне да се враћа на Земљу.

Прочитајте такође: Свемирски телескоп Џејмс Веб: 10 циљева за посматрање

Будући датуми лансирања Артемис И су могући

Тренутни рок за лансирање СЛС ракете и њеног носивости, који испуњава критеријуме мисије, биће од 2. до 6. септембра. Већ је познато да је НАСА изабрала најближи датум за лансирање мисије Артемис И – 3. септембар 2022. између 21:17 и 23:17 по кијевском времену. Сваки наредни дан такође има одређено време када је почетак могућ. Ако не успете да полетите у том року, појавиће се следећи прозори за покретање:

• од 20. септембра до 28. септембра
• од 30. септембра до 4. октобра
• од 17. до 23. октобра
• 27. октобар
• од 29. до 31. октобра
• и тако даље…

Остаје нам само да чекамо и надамо се да ће се успешно лансирање историјске мисије Артемис И ускоро одржати.

Прочитајте такође:

• 100 година квантне физике: од теорија 1920-их до компјутера
• 5 будућих свемирских мисија о којима треба размишљати

Ипак, не заборавите да је у Украјини рат. Ако желите да помогнете Украјини у борби против руских окупатора, најбољи начин да то урадите је да донирате Оружаним снагама Украјине преко Савелифе или преко званичне странице НБУ.