Kaj je manevriranje gravitacije

Leti vesoljskih vozil so povezani z ogromno porabo energije. Na primer, lansirno vozilo Soyuz, ki stoji na lansirni ploščadi in je pripravljeno za lansiranje, tehta 307 ton, od tega več kot 270 ton goriv, ​​to je levji delež. S potrebo po porabi norih količin energije pri gibanju v vesolju so težave pri obvladovanju daljnih dosežkov sončnega sistema v veliki meri povezane.

V našo izjemno obžalovanje še ni tehničnega preboj v tej smeri. Teža goriva ostaja eden od ključnih dejavnikov pri načrtovanju vesoljskih misij in inženirji izkoristijo vse možnosti, da prihranijo gorivo, da bi podaljšali delovanje aparata. Eden od načinov varčevanja je gravitacijski manevri.

Kako leteti v vesolju in kaj je gravitacija

Načelo premikanjem naprave v vakuumu (medij, iz katerega je mogoče potisniti vsako propeler ali kolesa, nič drugega) je enaka za vse vrste izdelanih na Zemlji, raketne motorje. To je reaktivni potisk. Moč reaktivnega motorja je nasproti gravitaciji. To bitko s fizičnimi zakoni so osvojili sovjetski znanstveniki leta 1957. Prvič v zgodovini je stroj, ki ga človeške roke, pridobivanje prvo kozmično hitrost (približno 8 km / s) je postal umetni satelit Zemlje.

Da bi napravo v orbiti tehta nekaj več kot 80 kg, potrebno okoli 170 ton (natančno stehtana od R-7 raketi podano satelit v orbiti) železa, elektronike, očistimo kerozin in tekočega kisika.

Od vseh zakonov in načel vesolja je gravitacija morda ena od glavnih. Vse teče iz naprave osnovnih delcev, atomov, molekul in konča z gibanjem galaksij. Prav tako je ovira za razvoj vesolja.

Ne samo gorivo

Še pred začetkom prvega umetnega satelitskega zemljevida so znanstveniki jasno razumeli, da je ključ do uspeha ne samo povečanje velikosti raket in moč njihovih motorjev. Iskanje takšnih poškodb raziskovalcev je spodbudilo rezultate izračuna in praktičnih preizkusov, ki so pokazali, kako drago je gorivo, ki presega zemeljsko atmosfero. Prva taka odločitev za sovjetske oblikovalce je bila izbira gradbišča za kozmodrome.

Razložimo. Da postane umetni satelit Zemlje, je treba raketo pospešiti na 8 km / s. Toda naš planet je s stalnim gibanjem. Vsaka točka, ki se nahaja na ekvatorju, se vrti s hitrostjo več kot 460 metrov na sekundo. Tako je raketa sproščena v brezzračni prostor na območju ničelnega vzporednika, bo sam po sebi brezplačen skoraj pol kilometra na sekundo.

Zato je bila v širokih odprtih prostorih ZSSR kraj, ki je bil izbran, bolj gibljiv (dnevna hitrost vrtenja v Baikonurju je približno 280 m / s). Še bolj ambiciozen projekt, namenjen zmanjšanju vpliva gravitacije na lansirno vozilo, se je pojavil leta 1964. Postali so prvi morski kozmodrom "San Marco", ki ga Italijani sestavljajo iz dveh vrtalnih ploščadi in se nahajajo na ekvatorju. Kasneje je to načelo postalo osnova mednarodnega projekta "Sea Launch", ki je do danes uspešno uvedel komercialne satelite.

Kdo je bil prvi

Kaj pa oddaljene vesoljske misije? Znanstveniki iz ZSSR so bili pionirji pri uporabi teže kozmičnih teles, da bi spremenili pot leta. Na hrbtni strani našega naravnega satelita, kot je znano, je najprej fotografiral sovjetski aparat Luna-1. Pomembno je bilo, da se je po letu lune naprava vrnila na Zemljo tako, da je bila obrnjena proti severni polobli. Navsezadnje je bilo treba podatke (prejete fotografije) posredovati ljudem, na severni polobli pa so bile sledilne postaje, radijske antene.

Nič manj uspešno je uspelo uporabiti gravitacijske manevre za spremembo trajektorije vesoljskih plovil ameriškim znanstvenikom. Medplanetarna avtomatska ladja "Mariner 10" po letu blizu Venere je morala zmanjšati hitrost, da bi šla na nižjo bližnjo sončno orbito in raziskala Merkur. Namesto tega, da bi te manevre uporabljali potisk motorjev, je hitrost vozila upočasnila gravitacijsko polje Venere.

Kako deluje

Po zakonu univerzalne gravitacije, ki ga je odkril in potrdil eksakant Isaac Newton, se vsa telesa, ki imajo množico, privlačijo drug drugega. Moč te atrakcije je enostavno izmeriti in izračunati. Odvisno je tako od mase obeh teles kot od razdalje med njimi. Bližje, močnejše. In s približevanjem teles drugemu drugemu, sila privlačnosti eksponentno raste.

Na sliki je prikazano, kako vesoljska vozila, letijo blizu velikega kozmičnega telesa (nekega planeta), spremenijo svojo pot. In potek gibanja naprave na številko 1, ki leti najbolj od velikega predmeta, se precej ne spremeni. Kaj ne moremo reči o aparatu št. 6. Planetoid drastično spremeni svojo smer poleta.

Kaj je gravitacijski prerez. Kako deluje

Uporaba gravitacijskih manevrov omogoča ne samo spreminjanje smeri vesoljskega vozila, temveč tudi prilagajanje hitrosti.

Na sliki je prikazana usmeritev vesoljskega plovila, ki se običajno uporablja za njegovo pospešitev. Načelo delovanja takšnega manevra je preprosto: na rdečem delu trajekta se zdi, da aparat dohiti planet, ki pobegne od njega. Močnejše telo potegne manj s svojo močjo privlačnosti in pospešuje.

Mimogrede, na ta način niso razpršene le vesoljska vozila. Znano je, da nebesna telesa hodijo po galaksiji in niso zvezane z zvezdami. To je lahko relativno majhna asteroidi (od katerih, mimogrede, je danes na obisku v solarni sistem) in planetoids dostojno velikosti. Astronomi menijo, da je gravitacijski fračo, t. E. Vpliv večjega kozmičnega telesa, oddaja manj velike predmete zunaj njihovih sistemov, ki jih obsodi na večno tavanje v ledeno mrzli praznega prostora.

Kako zmanjšati hitrost

Ampak, z uporabo gravitacijskih manevrov vesoljskih vozil, ne morete le pospešiti, temveč tudi upočasniti njihovo gibanje. Diagram takšnega zaviranja je prikazan na sliki.

Na rdečem delu trajektorije privlačnost planeta, za razliko od različice z gravitacijskim grebenom, bo upočasnila gibanje naprave. Konec koncev je vektor težnosti in smer poleta ladje nasprotna.

V katerih primerih se uporablja? V bistvu za izhod samodejno medplanetarni postajo v orbiti planeta študirali, pa tudi za študij originalne sončne polja. Dejstvo, da je gibanje sonca ali, na primer, ki je najbližja svetila planet Merkur koli enoto, kadar se ne uporablja ukrepov za upočasnitev, bo Perforce treba pospešiti. Naša zvezda ima neverjetno maso in veliko privlačnost. Prehodno vesoljsko plovilo ne bo moglo vstopiti v orbito Mercury, najmanjšega planeta v sončni družini. Ladja bo preprosto zdrsnila, crnina Merkurja ne bo mogla dovolj pritegniti. Za zaviranje se lahko uporabljajo motorji. Toda krivulja leta na soncu z gravitacijskim manever, pravijo, luna in takrat Venera, bo zmanjšanje uporabe raketnega potiska. To pomeni, da je potrebno manj goriva in da se sprosti težo, da se prilagodi dodatni raziskovalni opremi.

Vpiti v oko igle

Če so bili prvi gravitacijski manevri plašljivi in ​​neodločni, so poti zadnjih zadolžnic vesoljskih plovil skoraj vedno načrtovane s gravitacijskim popravkom. Stvar je, da so astrofiziki zdaj na voljo natančnejši izračuni, zahvaljujoč razvoju računalniške tehnologije, pa tudi razpoložljivosti natančnih podatkov o telesih sončnega sistema, predvsem njihove mase in gostote. In za izračun gravitacijskega manevra mora biti izredno natančno.

Torej, določitev poti dlje od planeta, kot je potrebno, je polna dejstva, da bo draga tehnika polna popolnoma napačna, če je bila načrtovana. In podcenjevanje mase in sploh lahko ogrozi trčenje ladje s površino.

Šampion manevrov

To se seveda lahko šteje za drugo vesoljsko plovilo misije "Voyager". Ustanovljena leta 1977, naprava zdaj zapušča meje lastnega sistema zvezd, ki se upokoji v neznano.

Med delom so naprave obiskali Saturn, Jupiter, Uran in Neptun. V ves let je bil privlačen proti Soncu, od katerega je ladja postopoma izginila. Ampak, zahvaljujoč kompetentno izračunanim gravitacijskim manevrom, se je za vsako planeto njegova hitrost ni zmanjšala, ampak se je povečala. Za vsak študij planeta je bila pot zasnovana na principu gravitacijske zanke. Brez uporabe gravitacijskega popravka Voyager ni bilo mogoče poslati doslej.

Poleg tega, da "Voyager" gravitacijskih manevri so bili uporabljeni ob zagonu vseh misij, znanih kot "Rosette" ali "New Horizons". Tako je "Rosetta", preden greš v iskanju kometa Churyumov-Gerasimenko, je toliko kot 4 gravitacijski pospešek manever Zemlje in Marsa.