Ruimtetuigvlugte behels groot energieverbruik. Byvoorbeeld, die Soyuz-lanseringsvoertuig, wat op die lanseerplatform staan en gereed om te lanseer, weeg 307 ton, waarvan meer as 270 ton brandstof is, dit wil sê die leeue-aandeel. Die behoefte om 'n dol hoeveelheid energie te spandeer op beweging in die buitenste ruimte hou grootliks verband met die probleme om die verre uithoeke van die sonnestelsel te bemeester.
Ongelukkig word 'n tegniese deurbraak in hierdie rigting nog nie verwag nie. Die massa dryfmiddel bly een van die sleutelfaktore in die beplanning van ruimtemissies, en ingenieurs gebruik elke geleentheid om brandstof te bespaar om die werking van die toestel te verleng. Swaartekragmaneuvers is een manier om geld te spaar.
Hoe om in die ruimte te vlieg en wat is swaartekrag
Die beginsel om die toestel in 'n vakuum te beweeg ('n omgewing waaruit dit onmoontlik is om af te stoot met 'n skroef, of wiele, of enigiets anders) is dieselfde vir alle soorte vuurpylenjins wat op aarde gemaak word. Dit is straalstoot. Swaartekrag teen die krag van 'n straalmotor. Hierdie stryd teen die wette van fisika is gewenSowjet-wetenskaplikes in 1957. Vir die eerste keer in die geskiedenis het 'n apparaat wat deur mensehande gemaak is, wat die eerste kosmiese spoed (sowat 8 km/s) verkry het, 'n kunsmatige satelliet van die planeet Aarde geword.
Dit het ongeveer 170 ton yster, elektronika, gesuiwerde keroseen en vloeibare suurstof geneem om 'n toestel wat net meer as 80 kg weeg in 'n lae Aarde-baan te lanseer.
Van al die wette en beginsels van die heelal is swaartekrag dalk een van die belangrikstes. Dit beheer alles, begin met die rangskikking van elementêre deeltjies, atome, molekules en eindig met die beweging van sterrestelsels. Dit is ook 'n struikelblok vir ruimteverkenning.
Nie net brandstof nie
Selfs voor die lansering van die eerste kunsmatige Aarde-satelliet, het wetenskaplikes duidelik verstaan dat nie net die verhoging van die grootte van vuurpyle en die krag van hul enjins die sleutel tot sukses kan wees nie. Die navorsers is aangespoor om na sulke truuks te soek deur die resultate van berekeninge en praktiese toetse, wat gewys het hoe brandstofverbruikende vlugte buite die aarde se atmosfeer is. Die eerste sodanige besluit vir Sowjet-ontwerpers was die keuse van die terrein vir die bou van die kosmodroom.
Kom ons verduidelik. Om 'n kunsmatige satelliet van die Aarde te word, moet die vuurpyl tot 8 km/s versnel. Maar ons planeet self is in konstante beweging. Enige punt wat op die ewenaar geleë is, draai teen 'n spoed van meer as 460 meter per sekonde. Dus, 'n vuurpyl wat in luglose ruimte gelanseer word in die gebied van die nul parallel sal op sigself weeshet amper 'n halwe kilometer per sekonde vry.
Daarom is in die wye uitgestrekte van die USSR 'n plek na die suide gekies (die spoed van daaglikse rotasie in Baikonoer is ongeveer 280 m/s).’n Selfs meer ambisieuse projek wat daarop gemik was om die effek van swaartekrag op die lanseervoertuig te verminder, het in 1964 verskyn. Dit was die eerste mariene kosmodroom "San Marco", wat deur die Italianers van twee boorplatforms saamgestel is en op die ewenaar geleë is. Later het hierdie beginsel die basis gevorm van die internasionale Sea Launch-projek, wat kommersiële satelliete tot vandag toe suksesvol lanseer.
Wie was die eerste
Wat van diepruimtemissies? Wetenskaplikes van die USSR was pioniers in die gebruik van die swaartekrag van kosmiese liggame om die vlugbaan te verander. Die agterkant van ons natuurlike satelliet is, soos jy weet, die eerste keer deur die Sowjet Luna-1-apparaat gefotografeer. Dit was belangrik dat die toestel, nadat hy om die maan gevlieg het, tyd gehad het om na die Aarde terug te keer sodat dit deur die noordelike halfrond daarnatoe gedraai sou word. Die inligting (die ontvangde fotografiese beelde) moes immers aan mense oorgedra word, en die opsporingstasies, radio-antennaskottels was presies in die noordelike halfrond geleë.
Niet minder suksesvol daarin geslaag om gravitasie-maneuvers te gebruik om die baan van die ruimtetuig deur Amerikaanse wetenskaplikes te verander. Die interplanetêre outomatiese ruimtetuig "Mariner 10" moes na 'n verbyvlieg naby Venus die spoed verminder om in 'n laer omsirkumsonêre wentelbaan te gaan enverken Mercurius. In plaas daarvan om die straaldruk van die enjins vir hierdie maneuver te gebruik, is die spoed van die voertuig deur die gravitasieveld van Venus vertraag.
Hoe dit werk
Volgens die wet van universele gravitasie, wat eksperimenteel deur Isaac Newton ontdek en bevestig is, trek alle liggame met massa mekaar aan. Die sterkte van hierdie aantrekkingskrag word maklik gemeet en bereken. Dit hang beide af van die massa van beide liggame en van die afstand tussen hulle. Hoe nader, hoe sterker. Verder, soos liggame mekaar nader, groei die aantrekkingskrag eksponensieel.
Die figuur wys hoe ruimtetuie, wat naby 'n groot kosmiese liggaam (een of ander planeet) vlieg, hul baan verander. Boonop verander die bewegingsverloop van die toestel onder nommer 1, wat die verste van die massiewe voorwerp af vlieg, baie effens. Wat nie oor die toestel nommer 6 gesê kan word nie. Die planetoïde verander sy vlugrigting dramaties.
Wat is 'n swaartekrag-slinger. Hoe dit werk
Die gebruik van swaartekrag-maneuvers laat nie net toe om die rigting van die ruimtetuig te verander nie, maar ook om sy spoed aan te pas.
Die figuur toon die trajek van 'n ruimtetuig, wat gewoonlik gebruik word om dit te versnel. Die beginsel van werking van so 'n maneuver is eenvoudig: in die gedeelte van die trajek wat in rooi uitgelig is, lyk dit of die toestel die planeet inhaal wat daarvan weghardloop. 'n Veel meer massiewe liggaam trek 'n kleiner liggaam met sy swaartekrag en versprei dit.
Terloops, nie net ruimteskepe word op hierdie manier versnel nie. Dit is bekend dat hemelliggame wat nie aan die sterre gekoppel is nie, met mag en hoof in die sterrestelsel rondloop. Dit kan beide relatief klein asteroïdes wees (waarvan een, terloops, nou die sonnestelsel besoek), en planetoïede van ordentlike grootte. Sterrekundiges glo dat dit die gravitasie-slinger is, dit wil sê die impak van 'n groter kosmiese liggaam, wat minder massiewe voorwerpe uit hul stelsels gooi, wat hulle tot ewige omswerwinge in die ysige koue van leë ruimte verdoem.
Hoe om stadiger te word
Maar deur die gravitasie-maneuvers van ruimtetuie te gebruik, kan jy nie net versnel nie, maar ook hul beweging vertraag. Die skema van sulke rem word in die figuur getoon.
Op die gedeelte van die trajek wat in rooi uitgelig is, sal die aantrekkingskrag van die planeet, in teenstelling met die variant met 'n gravitasie-slinger, die beweging van die toestel vertraag. Die vektor van swaartekrag en die vlugrigting van die skip is immers teenoorgesteld.
Wanneer word dit gebruik? Hoofsaaklik vir die lansering van outomatiese interplanetêre stasies in die wentelbane van die bestudeerde planete, sowel as om naby-songebiede te bestudeer. Die feit is dat wanneer jy na die Son of, byvoorbeeld, na die planeet Mercurius die naaste aan die ster beweeg, enige toestel, as jy nie remmaatreëls toepas nie, moedswillig versnel. Ons ster het 'n ongelooflike massa en 'n enorme aantrekkingskrag.’n Ruimtetuig wat buitensporige spoed gekry het, sal nie die wentelbaan van Mercurius, die kleinste planeet van die sonfamilie, kan binnegaan nie. Die skip sal net deurglipdeur, klein Mercurius kan dit nie hard genoeg trek nie. Motore kan vir rem gebruik word. Maar 'n gravitasiebaan na die Son, sê by die Maan en dan Venus, sal die gebruik van vuurpylaandrywing tot die minimum beperk. Dit beteken dat minder brandstof nodig sal wees, en die vrygestelde gewig kan gebruik word om bykomende navorsingstoerusting te akkommodeer.
Kry in die oog van 'n naald
Terwyl vroeë gravitasie-maneuvers skugter en huiwerig uitgevoer is, word die roetes van die jongste interplanetêre ruimtesendings byna altyd met gravitasie-aanpassings beplan. Die ding is dat astrofisici nou, danksy die ontwikkeling van rekenaartegnologie, sowel as die beskikbaarheid van die mees akkurate data oor die liggame van die sonnestelsel, hoofsaaklik hul massa en digtheid, meer akkurate berekeninge beskikbaar het. En dit is nodig om die swaartekrag-maneuver uiters akkuraat te bereken.
Dus, om 'n trajek verder van die planeet af te lê as wat nodig is, is belaai met die feit dat duur toerusting glad nie sal vlieg waar dit beplan is nie. En onderskatting van die massa kan selfs die botsing van die skip met die oppervlak bedreig.
kampioen in maneuvers
Dit kan natuurlik as die tweede ruimtetuig van die Voyager-sending beskou word. Die toestel, wat in 1977 bekend gestel is, verlaat tans sy oorspronklike sterrestelsel en tree in die onbekende in.
Gedurende sy werking het die apparaat Saturnus, Jupiter, Uranus en Neptunus besoek. Gedurende die vlug het die aantrekkingskrag van die Son daarop ingewerk, waarvandaan die skip geleidelik wegbeweeg het. Maar, te danke aan goed berekende gravitasiemaneuvers, vir elkeen van die planete het sy spoed nie afgeneem nie, maar gegroei. Vir elke planeet wat verken is, is die roete op die beginsel van 'n gravitasie-slinger gebou. Sonder die toepassing van gravitasie-korreksie sou Voyager dit nie so ver kon stuur nie.
Behalwe die Voyagers, is swaartekrag-maneuvers gebruik om bekende missies soos Rosetta of New Horizons te loods. So, Rosetta, voordat sy op soek is na die Churyumov-Gerasimenko-komeet, het soveel as 4 versnellende gravitasie-maneuvers naby die Aarde en Mars gemaak.
