Космічні тунелі і праска на голові або чому нам потрібна Восточна просторапорт

Інфографіка RIA Novosti, присвячена першому запуску з космодрому Восточному. І буде один великий спрощування через обмеження форматів матеріалу. По суті, нам не потрібно Восточний космодром, оскільки більшість цивільних пусків відбуваються з космодрому Байконур. Але щоб пояснити, чому нам потрібно, ми повинні пояснити, чому орбіта космічних апаратів можна порівняти з тунелем, а також пояснимо, що «ірон» падає з неба, і на якому вона падає.

Фізика орбітального руху повністю нездатна. На відміну від того, яка людина уявляє себе. І навіть хороші фільми, здавалося б, прагнучи до реальності, дають абсолютно неправдиву ідею як супутники і космічних апаратів літати. Пам'ятайте про вірність, яка славиться мухою від Хаббл до ІКС, а потім до китайської станції? Навіть якщо ми відкидаємо різницю на орбітальній висоті, один параметр орбітального руху вбиває навіть найменший шанс таких рейсів. Цей параметр називається «інклінація орбіти».
Вентиляція орбіти є кутом між площиною супутникової орбіти і площиною еквататора (для супутника Землі)

Наприклад, для випадку гравітації, картина буде такою:


І той факт, що літаки орбіти не збігаються на всіх не проблемах. Реальні проблеми є те, що для низької кругової орбіти (і Hubble, ISS, Tiangong і багато інших супутників є низькою круговою орбітою), зміна нахилу дуже дорого. Щоб «перевернути» орбіту на 45 градусів, нам доведеться змінити свою швидкість приблизно на 8 км / с, так само, як і це сталося на орбіті. І зміна швидкості – відходи палива і скидання заходів. Що таке, якщо ракета вагою 300 тонн переноситься на орбіту 7 тонн, після чого після зміни нахилу на 45 °, залишиться тільки 150 кілограмів. Насправді, кожен орбітатор летить всередині невидимого тунелю, діаметр якого залежить від його здатності змінити його швидкість. Таким чином, при запуску супутників, вони намагаються негайно принести їх до потрібної нахилу.

А які нахили використовуються для існуючих орбітаторів? Є багато супутників на орбіті:


Якщо ви уважно дивитеся, ви можете побачити, що є більше супутників на деяких орбітах. Тут зображено рух супутників відносно Землі:


Геостаціонарна орбіта (зелений). Це кругова орбіта з висотою 36,000 км і нахилом 0°. Супутник на ньому знаходиться над однією точкою поверхні землі, тому правильну геостаціонарну орбіту вказується зеленою точкою. Зелені петлі вимиті супутники або ті, які виходять з палива. Геостаціонарну орбіту під впливом місяця, і потрібно відходити паливо просто для перебування в місці. Ця орбіта занурюється телекомунікаційними супутниками, які приносять прибуток, тому важко знайти вільний простір на ньому.
GLONAS / GPS орбіти (синій і червоний). Ці орбіти мають висоту близько 20 000 кілометрів і нахил близько 60 градусів. Як говорить назва, вони мають навігаційні супутники.
Полярні орбіти (жовтий). Ці орбіти мають нахил близько 90° і висоту, як правило, не більше 1000 км. У цьому випадку супутник пролетить по стовпах кожен поворот і побачить всю територію Землі. Окремими підвидами таких орбіт є сонячно-синхронні орбіти з висотою 600-800 км і нахилом 98 °, в яких супутники літати по різних частинах Землі одночасно місцевим часом. Ці орбіти користуються попитом на метеорологічні, картографічні та розвідувальні супутники.

Крім того, слід відзначити орбіту МІС з висоти 450 км і нахилом 51.6 градусів.

Ну, добре, з нахилами, ми з'ясували, читач скажеш. Що про космічний порт? Чи є неприємне фізичне право:
Початкова нахил орбіти не може бути меншою, ніж широтність космічного порту.Чому це? Все стає зрозуміло, якщо ви малюєте траєкторію супутника на карті Землі:


Якщо ми починаємо з Байконур і починаємо прискорюватися на схід, ми отримуємо орбіту з нахилом висоти Байконур, 45° (червоний). Якщо ми починаємо прискорювати на північний схід, то на північній частині орбіти буде північ Байконур, тобто нахил буде більшим (жовтий). Якщо ми спробуємо обдурити і почати прискорювати на південний схід, отримана орбіта все ще буде мати північну точку на північ Байконур і, знову, більша нахил (синій).


Але така орбіта фізично неможлива, бо вона не проходить через центр маси Землі. Точно не можна літати з двигуном. Ви можете залишити на цій орбіті одночасно з двигуном, але паливо буде дуже швидко.
р.

Отже, якщо ми хочемо запустити супутники на геостаціонарну орбіту, крім еквататора, нам потрібно якось скидати нахил орбіти, використовуючи паливо. Ці витрати пояснюють, чому ракета Soyuz-2.1a успішно запускає супутники на геостаціонарну орбіту з космодрому Куру біля еквататора, але не використовується для цих завдань з Байконур.

Росія є північною країною. І якщо полярні орбіти і орбіти ГЛОНАСА можуть сміливо запускати супутники з Плесецька, які розташовані на рівні 63 °, для геостаціонарної орбіти, більш південний просторовий порт знаходиться, краще. А потім вступає в силу другої проблеми – не кожна територія підходить для просторового порту.

Всі сучасні ракети при запуску супутникової краплі витрачаються етапи та головні ярмарки, які потрапляють до Землі. Якщо сайт аварійної ситуації знаходиться в іншій країні, ви повинні обговорити цю країну для кожного запуску. Тому, наприклад, мінімум нахилу космодрому Байконур не 45 °, але 51 °, тому що в іншому випадку другий етап впаде в Китай:


І на місці, де впав перший етап, ми повинні вести переговори з Казахстаном і платити за використання цих площ. Часом виникають проблеми і затримки супутників. Зони занепаду мають бути відчуженими значними:


І в Європейській частині Росії немає цікавих місць для космодрому. Я грав з картами, на Кавказі ви можете перекручувати і спробувати запустити з Моздокської області, але навіть тоді вам доведеться спробувати запобігти другим етапам від падіння в Казахстан. Якщо ви запустили ракету з Криму, перший етап впаде в населені пункти біля Ростова-на-Дону, а другий етап знову прагнути впасти в Казахстан. І не враховують проблеми інфраструктури в обох варіантах. На цьому фоні дивляться наявні нахили для просторових портів США і пошкоджують виразність фізики з географії.
Р

Але ми також маємо Східний берег. І якщо ми розміщуємо там космічний порт, то можна буде знайти віддалені ділянки для падіння проведених етапів для найбільш популярних нахилів: 51.6 ° (на ІС і геостаціонарній орбіті), 64.8 ° (ГЛОНАСА, деякі супутники Землі, 98 ° (на полярній орбіті).


Восточний космічний порт дасть нам можливість запускати перевантаження на геостаціонарну орбіту і до МІС без необхідності узгодження цих запуску з іншими країнами і сплатити їх за користування зонами відчуження. Він знаходиться на південній частині країни і забезпечує початкове нахил орбіти не гірше Байконур. Запускний комплекс для нової ракети-носіїв Angara є irrational, щоб побудувати на Байконур (зновок, координація пусків і падінь), але зі Сходу це забезпечить не менше вантажопідйомності.
Чудова дрібниця: новий пусковий комплекс з технічною вежею, як і в Куту, дозволить запустити Західні вантажні навантаження, які повинні бути встановлені на пусковому машині в вертикальному положенні.
Бонус також є розвитком інфраструктури, поштовхом до розвитку території, міста науки та ін.

Джерело: geektimes.ru/post/274797/