Космостук кемелердин учуулары чоң энергия керектөөнү талап кылат. Маселен, старттык аянтчада туруп, учурууга даяр турган «Союз» кораблинин салмагы 307 тонна, анын 270 тоннадан ашыгы күйүүчү май, башкача айтканда, арстандык үлүш. Космос мейкиндигинде кыймылга акылга сыйбаган көлөмдөгү энергияны сарптоо зарылдыгы негизинен Күн системасынын алыскы аймактарын өздөштүрүүдөгү кыйынчылыктарга байланыштуу.
Тилекке каршы, бул багытта техникалык ачылыш азырынча күтүлбөйт. Пропелланттын массасы космостук миссияларды пландаштыруунун негизги факторлорунун бири болуп калууда, ал эми инженерлер аппараттын иштөө мөөнөтүн узартуу үчүн күйүүчү майды унемдөө үчүн бардык мүмкүнчүлүктөрдү колдонушат. Тартылуу маневрлери - акчаны үнөмдөөнүн бир жолу.
Космосто кантип учат жана тартылуу деген эмне
Аппаратты вакуумда жылдыруу принциби (пропеллер, дөңгөлөктөр же башка нерсе менен түртүп чыгуу мүмкүн эмес чөйрө) Жерде жасалган ракета кыймылдаткычтарынын бардык түрлөрү үчүн бирдей. Бул реактивдүү сокку. Гравитация реактивдүү кыймылдаткычтын күчүнө каршы турат. Бул физика мыйзамдарына каршы күрөш жеңдиСоветтик окумуштуулар 1957-ж. Тарыхта биринчи жолу адам колу менен жасалган аппарат биринчи космостук ылдамдыкка (болжол менен 8 км/сек) ээ болуп, Жер планетасынын жасалма спутниги болуп калды.
Салмагы 80 кгдан бир аз ашкан аппаратты Жердин төмөн орбитасына чыгаруу үчүн 170 тонна темир, электроника, тазаланган керосин жана суюк кычкылтек керектелет.
Ааламдын бардык мыйзамдарынын жана принциптеринин ичинен тартылуу күчү, балким, эң негизгилеринин бири. Ал элементардык бөлүкчөлөрдүн, атомдордун, молекулалардын тизилишинен баштап, галактикалардын кыймылына чейин бардыгын башкарат. Бул ошондой эле космосту изилдөөгө тоскоолдук болуп саналат.
Жөн эле күйүүчү май эмес
Жердин биринчи жасалма спутниги учурулганга чейин эле илимпоздор ракеталардын көлөмүн жана алардын кыймылдаткычтарынын кубаттуулугун жогорулатуу гана ийгиликтин ачкычы боло аларын ачык түшүнүшкөн. Окумуштууларды мындай айла-амалдарды издөөгө жердин атмосферасынан тышкары учактар канчалык күйүүчү май керектелерин көрсөткөн эсептөөлөрдүн жана практикалык сыноолордун натыйжалары түрткү болгон. Советтик долбоорлоочулардын мындай биринчи чечими космодромду куруу учун жерди тандоо болду.
Түшүндүрүп берели. Жердин жасалма жандоочусу болуу үчүн ракета 8 км/сек ылдамдашы керек. Бирок биздин планетанын өзү тынымсыз кыймылда. Экватордо жайгашкан ар бир чекит секундасына 460 метрден ашык ылдамдыкта айланат. Ошентип, нөлдүк параллелдин аймагында абасыз космоско учурулган ракета өзүнөн өзү болотсекундуна дээрлик жарым километр бош.
Ошондуктан СССРдин кең мейкиндигинде түштүккө карай жер тандалып алынган (Байконурда суткалык айлануу ылдамдыгы болжол менен 280 м/сек). 1964-жылы ракетага тартылуу күчүн азайтууга багытталган андан да чоң долбоор пайда болгон. Бул эки бургулоо платформасынан италиялыктар тарабынан чогултулган жана экваторго жайгашкан биринчи "Сан-Марко" деңиз космодрому болгон. Кийинчерээк бул принцип бүгүнкү күнгө чейин коммерциялык спутниктерди ийгиликтүү учуруп жаткан Sea Launch эл аралык долбоорунун негизин түзгөн.
Биринчи ким болгон
Терең космостук миссиялар жөнүндө эмне айтууга болот? СССРдин окумуштуулары учуунун жолун езгертуу учун космостук телолордун тартылуу кучун колдонуунун пионерлери болушту. Биздин табигый спутнигибиздин арткы тарабы, сиздер билесиздер, биринчи жолу советтик «Луна-1» аппараты тарабынан суретке алынган. Айдын айланасында учуп өткөндөн кийин, аппараттын Жерге кайтып келүүгө үлгүрүшү, ал түндүк жарым шар тарабынан ага бурулушу үчүн маанилүү болгон. Анткени, маалыматты (алынган фотосүрөттөрдү) адамдарга жеткирүү керек болчу, ал эми байкоочу станциялар, радиоантенна табличкалары так түндүк жарым шарда жайгашкан.
Америкалык окумуштуулар космос кораблинин траекториясын өзгөртүү үчүн гравитациялык маневрлерди ийгиликтүү колдонушкан. Планеталар аралык автоматтык «Маринер 10» космос корабли Венеранын жанында учуп кеткенден кийин кундун теменку орбитасына чыгуу учун ылдамдыгын азайтууга туура келди. Меркурийди изилдөө. Бул маневр үчүн кыймылдаткычтардын реактивдүү кыймылын колдонуунун ордуна Венеранын гравитациялык талаасы унаанын ылдамдыгын басаңдаткан.
Бул кантип иштейт
Исаак Ньютон тарабынан ачылган жана эксперименталдык жактан тастыкталган бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамына ылайык, массасы бар бардык денелер бири-бирин тартат. Бул аттракциондун күчү оңой өлчөнөт жана эсептелинет. Бул эки дененин массасына да, алардын ортосундагы аралыкка да көз каранды. Канчалык жакын болсо, ошончолук күчтүү. Андан тышкары, денелер бири-бирине жакындаган сайын тартылуу күчү экспоненциалдуу түрдө өсөт.
Сүрөт чоң космостук дененин (кээ бир планетанын) жанында учуп бараткан космостук аппараттардын траекториясын кантип өзгөртүп жатканын көрсөтүп турат. Мындан тышкары, массалык объектиден алыс учкан №1 аппараттын кыймылынын курсу абдан аз өзгөрөт. Аппараттын номери 6 жөнүндө эмне айтууга болбойт. Планетоид учуу багытын кескин өзгөртөт.
Гравитация салмоор деген эмне. Кантип иштейт
Гравитациялык маневрлерди колдонуу космос кораблинин багытын өзгөртүүгө гана эмес, анын ылдамдыгын жөнгө салууга да мүмкүндүк берет.
Сүрөт космостук кеменин траекториясын көрсөтүп турат, адатта аны тездетүү үчүн колдонулат. Мындай маневрдин иштөө принциби жөнөкөй: траекториянын кызыл түс менен белгиленген бөлүгүндө аппарат андан качып бараткан планетаны кууп жетип бараткандай көрүнөт. Бир топ чоң дене кичинекей денени тартылуу күчү менен тартып, аны таркатат.
Баса, мындай жол менен космостук кораблдердин ылдамдыгы гана эмес. Белгилүү болгондой, жылдыздарга байланбаган асман телолору галактикада күчтүү жана негизги кыдырып жүрөт. Бул салыштырмалуу кичинекей астероиддер (алардын бири, демек, азыр Күн системасына келип жатат) жана татыктуу өлчөмдөгү планетаоиддер болушу мүмкүн. Астрономдор бул гравитациялык салмоор, б.а. чоңураак космостук дененин таасири азыраак массалуу объектилерди алардын системаларынан ыргытып, аларды бош мейкиндиктин муздуу суугунда түбөлүк кыдырууга өкүм кылганына ишенишет.
Кантип жайлатса болот
Бирок, космос кораблдеринин гравитациялык маневрлерин колдонуу менен, сиз тездетүү менен гана чектелбестен, алардын кыймылын жайлатууга да болот. Мындай тормоздун схемасы сүрөттө көрсөтүлгөн.
Траекториянын кызыл менен белгиленген бөлүгүндө планетанын тартылышы гравитациялык салмоор менен болгон варианттан айырмаланып, аппараттын кыймылын жайлатат. Анткени, тартылуу вектору менен кеменин учуу багыты карама-каршы.
Качан колдонулат? Негизинен изилденип жаткан планеталардын орбиталарына автоматтык планеталар аралык станцияларды чыгаруу учун, ошондой эле кунге жакын райондорду изилдее учун. Чындыгында, Күндү көздөй же, мисалы, жылдызга эң жакын Меркурий планетасын көздөй жылып баратканда, ар кандай түзүлүш, эгерде тормоздоо чараларын колдонбосоңуз, каалагандай ылдамдайт. Биздин жылдыз укмуштуудай массага жана эбегейсиз зор тартуу күчүнө ээ. Ашыкча ылдамдыкка ээ болгон космостук аппарат Күн үй-бүлөсүнүн эң кичинекей планетасы Меркурийдин орбитасына кире албайт. Кеме жөн эле өтүп кететтарабынан, кичинекей Меркурий жетиштүү катуу тарта албайт. Моторлор тормоздоо үчүн колдонулушу мүмкүн. Бирок Күнгө карай гравитациялык траектория, айталы, Айда, андан кийин Венерада, ракетанын кыймылын минималдаштырууга мүмкүндүк берет. Бул азыраак күйүүчү май керектелет жана бошогон салмак кошумча изилдөө жабдууларын жайгаштыруу үчүн колдонулушу мүмкүн дегенди билдирет.
Ийненин көзүнө түшүү
Алгачкы гравитациялык маневрлер тартынчаак жана тартынуу менен жүргүзүлсө да, планеталар аралык космостук акыркы миссиялардын маршруттары дээрлик дайыма гравитациялык оңдоолор менен пландаштырылган. Кеп азыр астрофизиктер компьютердик технологиянын өнүгүшүнүн, ошондой эле Күн системасынын денелери, биринчи кезекте алардын массасы жана тыгыздыгы жөнүндө эң так маалыматтардын болушунун аркасында дагы так эсептөөлөргө ээ болушту. Ал эми тартылуу маневрин өтө так эсептөө керек.
Ошентип, планетадан зарыл болгондон алысыраак траекторияны салуу кымбат баалуу жабдуулар пландалган жерден такыр учпай калышы менен коштолгон. Ал эми массаны баалабагандык кеменин бети менен кагылышуусуна да коркунуч жаратышы мүмкүн.
Маневрлар боюнча чемпион
Бул, албетте, «Вояджер» миссиясынын экинчи космостук кемеси деп эсептесе болот. 1977-жылы чыгарылган аппарат учурда өзүнүн жылдыз системасынан чыгып, белгисиз тарапка кетүүдө.
Аппарат өз ишинде Сатурн, Юпитер, Уран жана Нептунга барды. Учуунун бардык мезгилинде Күндүн тартылышы ага таасир эткен, андан кеме акырындап алыстап кеткен. Бирок, жакшы эсептелген гравитациянын аркасындаманеврлер, планеталардын ар бири үчүн анын ылдамдыгы азайган жок, тескерисинче өстү. Ар бир изилденген планета үчүн маршрут гравитациялык салмоор принцибинде курулган. Гравитациялык коррекцияны колдонбосо, Вояжер аны мынчалык чейин жөнөтө алмак эмес.
Вояжерлерден тышкары, Розетта же Жаңы Горизонт сыяктуу белгилүү миссияларды ишке киргизүү үчүн тартылуу маневрлери колдонулган. Ошентип, Розетта Чурюмов-Герасименко кометасын издөөгө чыгаар алдында Жерге жана Марска жакын жерде 4 жолу ылдамдатуучу гравитациялык маневр жасаган.
