Сообщение оптимальные условия запуска космических кораблей изучающих планеты солнечной системы
Обновлено: 05.07.2024
Все мы знаем, что есть места на нашей планете, из которых выгоднее запускать космический аппарат в космос. Но связан ли запуск космического корабля со временем года\суток помимо погодных условий? В какое время выгоднее запустить космический корабль, или все равно?
Если вокруг Земли, то все равно. Если к другим планетам, то, естественно, нет, завист от взаимного расположения их и Земли.
ну логично что с горы запускать получше, центр масс смещен к кораблю, и посему сила тяжести чуток меньше. ну и с полюсов тоже, т. к. земля слегка приплюснута, то там тоже гравитация послабже. Но все это настолько малозаметно и слабо, что на это не особо смотрят. ведь для запуска важна сила тяжести, плотность атмосферы и хорошая погода. Время года и сутки в этом плане только на погоду ощутимо влияют.
Современный этап исследований Солнечной системы предполагает изучение не только планет, но и наиболее отдаленных объектов в пределах влияния Солнца. Исследования касаются не только самой системы, но и ее взаимодействия с галактикой и другими вселенскими структурами. Освоение Солнечной системы в настоящее время невозможно без использования мощнейших оптических приборов наземного и орбитального расположения, а также высокотехнологичных космических аппаратов, передающих на Землю самую последнюю информацию о небесных телах.
Советские станции на Марсе
Советская программа исследования Марса ставила своей целью высадить космонавтов на Красную планету. Однако к этой цели вел очень долгий путь, который человечество не осилило до сих пор.
В ходе полета она передала множество ценной информации, однако через несколько месяцев связь со станцией была потеряна. К началу 70-х гг. в СССР было создано новое поколение марсианских станций, состоявших из спускаемого аппарата и искусственного спутника Марса.
Институт космических исследований Академии наук СССР (ныне Российской академии наук). Монтажный зал. В центре – макет космического аппарата «Фобос.
СА отделялся до выхода спутника на орбиту Красной планеты и совершал мягкую посадку на ее поверхность. После этого с посадочной платформы спускался шагающий марсоход, который должен был начать исследование грунта планеты.
Основной задачей этой исследовательской программы был поиск на поверхности Марса следов жизни, для чего спускаемые аппараты оснастили самой современной аппаратурой.
Оба СА передали на Землю цветные фотографии Марса и взяли пробы грунта, которые показали, что в месте посадки он состоит из глины, содержащей огромное количество железа. Именно этим и объясняется красный цвет поверхности Марса. Спускаемые аппараты проработали до начала 80-х гг., но следов жизни на планете им обнаружить не удалось.
Поиск жизни
Марсоходы НАСА
Марсианская научная лаборатория
Установленная на марсоходе химическая лаборатория SAM состоит из трех инструментов. Квадрупольный массанализатор исследует образцы газов как в атмосфере, так и выделяемых при нагревании проб грунта. Газовый хроматограф определяет точный химический состав обнаруженной газовой смеси. Настраиваемый лазерный спектрометр определяет наличие метана.
Главной задачей этого набора инструментов было обнаружение на Марсе органики, и SAM справился со своей задачей на Красной планете был обнаружен газ метан, который может быть продуктом биологической активности -и-следовательно, признаком наличия жизни.
Полет человека на Марс
Пилотируемый полет на Марс является давней мечтой ученых и конструкторов, однако финансовые и технические проблемы раз за разом заставляют откладывать эту значимую для всего человечества экспедицию. Тем не менее, несомненно, что освоение человеком Марса — дело нашего ближайшего будущего.
В середине XX в. многие верили, что на Венере, постоянно покрытой облаками, которые мешают рассмотреть ее поверхность, существует жизнь. Мало кто предполагал, что за непрозрачной атмосферой скрываются самые экстремальные условия в Солнечной системе.
НАСА исследует Меркурий
Поскольку Меркурий является одним из самых труднодостижимых объектов нашей системы, чтобы пролететь к нему с околоземной орбиты, необходимо погасить значительную часть орбитальной скорости Земли при помощи гравитационного маневра у Венеры.
Исследования комет и астероидов
В древности люди панически боялись комет, считая их появление в небе предвестником бед и катаклизмов. Но сегодня кометы стали предметом пристального внимания ученых, которые надеются найти в них ответы на загадки формирования Солнечной системы и появления жизни.
В следующем году знаменую комету Галлея встретила целая эскадра космических аппаратов, которые всесторонне изучили этот объект и передали данные на Землю. Ученые смогли впервые увидеть твердое ядро кометы и понять, как устроено это небесное тело.
Исследования Солнца
Атмосфера Земли мешает ученым получить исчерпывающую информацию о Солнце, поэтому, чтобы досконально изучить наше светило, в космос периодически отправляются солнечные исследовательские станции.
Телескопы на орбите
Одной из самых амбициозных программ НАСА стало исследование отдаленных районов Солнечной системы, находящихся за поясом астероидов. Именно там проходят орбиты планет-гигантов, о которых к началу 70-х гг. XX в. было известно крайне мало.
Периодически меняя свою орбиту, АМС смогла поочередно приближаться к четырем самым крупным спутникам планеты. Оказалось, что под ледяной поверхностью Европы находится океан жидкой воды глубиной до 100 км. Предполагается, что вода есть в недрах Ганимеда и Каллисто. Более того, сегодня ученые не исключают, что в океанах Европы может существовать жизнь.
Жизнь на Титане
Ученые получили в распоряжение к огромное количество информации, в том числе и фотографии поверхности Титана, состоящей главным образом из водяного льда. Температура на спутнике, постоянно орошаемом метановыми дождями, оказалась ±179 °C. Крупные массивы суши на небесном теле, размеры которого превышают Меркурий, перемежаются метановыми озерами. Несмотря на то, что прямых следов жизни на Титане пока не обнаружено, исследователи считают, что там могут обитать простейшие организмы.
Спутники Плутона
Однако в случае запуска космического корабля не с поверхности Земли, а через туннель, прорытый насквозь через центр Земли, получается потрясающий результат. Оказывается, что космическому кораблю, свободно падающему в таком туннеле, достаточно сообщить в тот момент, когда он проходит через центр Земли, дополнительную скорость всего лишь в 5 8 км / с, что составляет лишь 52 % от второй космической скорости. [4]
При этом возможны скорости, развиваемые при запуске космических кораблей или при выведении спутников на орбиту. Ожидается, что газы быстро продиффундируют друг в друга. Однако фактически характерное время диффузии неожиданно большое. Для простоты предположить, что 5 м трубы полностью заполнены метаном, а остальные 5м - воздухом. [6]
Масштабы современной космической техники можно охарактеризовать параметрами ракетных систем, с помощью которых был произведен запуск космических кораблей Союз и Аполлон в ходе осуществления совместной советско-американской программы. [7]
С т; der Kommandant des - es командир космического корабля; der Start des - es запуск космического корабля ; das - starten запустить космический корабль; das - ist piinktlich gestar-tet космический корабль стартовал точно; das - auf die Bahn bringen выводить, вывести космический корабль на орбиту; das - bewegt sich auf der vorausberechneten Bahn космический корабль движется по намеченной орбите. [8]
Начиная с 1957 г. по настоящее время в Советском Союзе проводятся запуски многочисленных искусственных спутников Земли, запуски космических кораблей сначала с животными, а потом с космонавтами на борту. [9]
Почему при выводе формулы (61.6) не учитывалось изменение кинетической энергии Земли из-за отдачи, которую она испытывает при запуске космического корабля , а при выводе формул (61.4) и (61.5), являющихся частными случаями (61.6), такое изменение учитывалось. [10]
Однако в космонавтике может найти применение не только энергия радиоактивного распада, но и ядерная энергия связи. Конечно, запуск космического корабля с подобным двигателем можно осуществить с помощью обычного химического двигателя, а первый ядерный заряд взрывать уже вне пределов атмосферы. [12]
В настоящее время международным сообществом принимаются меры по ограничению выбросов в атмосферу галогеносодержащих соединений. На долю этих запусков космических кораблей приходится пока 5 - 7 % от общего фона загрязнения атмосферы транспортными средствами всех видов, но с увеличением числа этих запусков увеличивается пагубное влияние на озоновый слой и всю атмосферу в целом. Безусловно, нельзя отказаться от развития аэрокосмического комплекса, поэтому в настоящее время ведутся исследования по созданию оптимальных рецептур ракетных топлив, новых типов двигателей, принципиально новых способов выведения спутников на околоземные орбиты. [13]
В этом контексте достойно упоминания, что Советскому Союзу удалось вывести на орбиту перспективные космические станции. Большим успехом советской науки и техники является запуск космического корабля многоразового использования Буран с помощью нового, исключительно мощного носителя Энергия, способного выводить на околоземную орбиту около 100 т полезного груза. [14]
Каким средствам предстоит осуществить полеты на ближайшие планеты. Это будут, вероятно, ракеты, работающие на химическом топливе того типа, что используется сегодня для запуска космических кораблей . А более дальние рейсы - за пределы орбиты Марса - вероятно, сделает возможными только ракетный двигатель, работающий на ядерном топливе. Однако создание таких двигателей - дело совсем не простое. [15]
У людей, отвечающих за пуск ракет, есть такая старая шутка: если ракета готова к запуску, то погода заставит вас отложить его на день.
Однако почему же NASA, 45-е космическое крыло Космических сил США, их директора по безопасности и все связанные с запуском службы так сильно заботятся насчёт погоды? Какая разница, идёт ли дождь в 18 км от стартовой площадки, пусть даже в правилах написано, что он должен быть не ближе, чем 18,5 км от неё? Разве это не достаточно далеко?
Ответы на эти вопросы есть в истории запуска ракет, и иногда мы усваивали эти уроки в результате болезненных, а то и смертельных происшествий. Именно тогда мы узнавали, что происходит, когда ответственные за запуск не прислушиваются к погоде и не учитывают пределы возможностей ракет.
Для подготовки запуска ракеты, спутника и команды (в случае пилотируемых полётов) для каждой миссии приходится тратить сотни и тысячи часов тренировок, испытаний и подготовки. Полётное оборудование должно безупречно работать с начала отсчёта и до зажигания.
И после всей этой тяжёлой работы остаётся лишь один пункт, не подконтрольный никому – погода.
Погодный раздел в списке критериев, позволяющих проводить запуск – это подробный набор инструкций, описывающих предельные погодные условия, которые способен выдерживать космический корабль во время взлёта и посадки, чтобы обеспечить успешное завершение миссии.
Во время полёта учитываются такие переменные, как направление ветра, влажность, температура, облачное покрытие, осадки и прочее. Также критерии разрешения запуска должны учитывать требования к безопасности, защищающие людей на суше, на море и в воздухе, выдвигаемые 45-м космическим крылом – сюда попадают и требования к погоде, касающиеся самой ракеты, выдвинутые компанией, владеющей и управляющей её запуском.
Среди некоторых погодных критериев для запуска есть максимальная близость дождя к стартовой площадке, скорость и направление ветра, максимально допустимый сдвиг ветра, и другие.
Образовавшийся на стартовой площадке лёд после того, как температура упала ниже точки замерзания за несколько часов до запуска Challenger STS-51L
Два этих критерия, касающиеся пуска ракеты, преподали США жесточайший урок по поводу космических полётов 28 января 1986 года, когда шаттл Челленджер запускали при околонулевой температуре, что на 20 °C холоднее, чем минимальная допустимая температура для запуска бокового ускорителя МТКК Спейс шаттл.
Из-за низких температур отказали основное и вспомогательное уплотнительные кольца правого твердотопливного ускорителя при старте. Вместо отказавших колец сформировалось временное уплотнение, которое разрушилось из-за сильнейших сдвигов ветра, с какими когда-либо сталкивались шаттлы (и с какими столкнутся все последующие миссии).
Нарушение двух этих погодных правил и привело к гибели семи астронавтов.
Кроме правил, касающихся непосредственно ракеты, есть ещё правила, призванные защитить работников космического центра и публику, собравшуюся для наблюдения за пуском на суше, в воздухе и в море.
Сюда входят очевидные правила, типа необходимости избегать молний, чтобы те не могли своим попаданием повредить электронику – ведь тогда невозможно будет уничтожить ракету при её отклонении от курса.
Но есть и менее известные правила, связанные с грозой, которые могут заставить персонал отложить запуск, даже когда никаких молний поблизости от стартовой площадки нет.
Восстановив телеметрию и передачу информации, миссия вышла на орбиту, провела полную проверку всех систем, и в результате успешно села на Луну, а потом вернулась домой.
В результате специалисты стали лучше понимать, как ракеты могут вызвать удар молнии, даже в условиях, когда естественные молнии не появляются.
На простом языке это означает, что ракета представляет собой гигантский проводник, летящий в атмосфере, поэтому количество электрического заряда, требуемого для вызова молнии, уменьшается, даже в тех случаях, когда обычных условий для естественного появления молнии нет.
Молнию может вызвать ракета, пролетающая через кучевые облака, где обычно не бывает молний, или сквозь любые плотные облака в принципе.
В таких случаях запуск будет отложен из-за опасности возникновения молний (технически, это правило относится к наличию кучевых/плотных облаков), даже когда никаких молний поблизости от стартовой площадки не наблюдается.
При запуске без людей погода оценивается по условиям, имеющимся в непосредственной близости от стартовой площадки. Но когда на борту имеются астронавты, учитываются дополнительные критерии, связанные с погодой.
Это может вызвать раздражение у людей, проделавших путь в сотни и тысячи километров до стартовой площадки, и узнавших об отмене запуска в ситуации, когда непосредственно вблизи самой площадки погода стоит идеальная.
В эру шаттлов погодные условия было оценить довольно легко, поскольку шаттлы должны были приземляться на взлётно-посадочные полосы, где команды поддержки могли проводить испытательные полёты и подтверждать соответствие или несоответствие погоды всем условиям.
Запускать шаттл можно было только тогда, когда он мог реализовать все три доступных сценария отмены миссии: возвращение на место запуска, отмена с посадкой за океаном, и отмена после одного оборота вокруг земного шара с посадкой либо в аэропорту Кеннеди, либо на военной базе в Калифорнии.
Эти прогнозы делались совместно с метеобюро при Национальном управлении океанических и атмосферных исследований и метеорологической группой космических полётов в Хьюстоне, Техас.
Для демонстрационной миссии SpaceX DM-2 эти две группы вновь соберутся впервые за девять лет, чтобы дать прогнозы погоды для пилотируемой миссии команде запуска ракеты из SpaceX в космическом центре Кеннеди, команде управления полётом в Хоторне, Калифорния, и команде управления миссией из NASA в Хьюстоне, Техас.
Довольно много ограничений по погодным условиям будут действовать во время старта долгожданной пилотируемой миссии на корабле Crew Dragon в среду, в которой будут участвовать Боб Бенкен и Даг Хёрли.
Следующие условия запрещают запуск корабля Crew Dragon:
– Скорость постоянного ветра на высоте 162 фута над стартовой площадкой превышает 30 миль/час.
– Наличие в верхних слоях атмосферы сдвига ветра, способного вызвать проблемы с управлением запускаемой ракеты.
– Прошло менее 30 минут с момента появления молнии в радиусе 10 морских миль от места запуска, если только не удовлетворены особые условия.
– На расстоянии до 10 морских миль от места запуска находится грозовое кучево-дождевое облако Cumulonimbus incus с наковальней, если только не удовлетворяются особые условия по температуре и расстоянию.
– На расстоянии до 3 морских миль находится грозовой облачный рукав.
– На расстоянии 5 морских миль находятся облака, доходящие до точек замерзания, содержащие умеренное или повышенное количество осадков.
– Прошло меньше 15 минут с момента, когда измеритель напряженности электромагнитного поля ротационного типа, расположенный в пяти морских милях от места запуска, выдал показания, превышающие ±1500 В/м или ±1000 В/м при особых условиях.
– Слой облаков превышает по толщине 4500 футов и проникает на высоту с температурой замерзания воды.
– На расстоянии до 10 миль имеются кучевые облака с верхушками, выходящими на высоту с отрицательной температурой.
– На расстоянии до 10 миль имеется штормовой фронт и после последней из наблюдавшихся молний прошло менее 30 минут.
– Погода на пути следования ракеты выходит за обозначенные пределы в месте приводнения космического корабля в случае аварийного катапультирования капсулы, или с высокой вероятностью может выйти за эти пределы.
Погоду на пути следования отслеживают в более чем 50 точках по пути взлёта вдоль восточного побережья Северной Америки и в северной части Атлантики. Вероятность выхода погоды за рамки допустимого подсчитывается в каждой точке на основании показателей ветра, волн, молний и осадков.
Как и для космического шаттла, для запуска ракеты Фалькон-9 с кораблём Crew Dragon погода в определённых местах четырёх зон возможной отмены миссии должна удовлетворять определённым критериям.
Бенджи Рид, директор обслуживания пилотируемой миссии из SpaceX, в пятницу, во время пресс-конференции, посвящённой готовности полёта, указал, что NASA и SpaceX будут отслеживать погоду в 50 точках, протянувшихся от пускового комплекса 39А, по восточному побережью США и Канады, и через Атлантику к Ирландии.
В некоторых из этих точек будут отслеживаться такие показатели, как скорость и направление ветра, высота волн и другие параметры, связанные с морской погодой.
Критически важную роль в определении того, сможет ли пилотируемая миссия стартовать в среду, сыграют данные с бакенов Национального управления океанических и атмосферных исследований, обработкой которых будет заниматься метеорологическая группа космических полётов.
Да, конечно, задержка запуска по погодным условиям может многих разочаровать, и даже смутить, если погодные условия будут казаться им идеальными. Однако эти правила существуют для безопасности не только самой ракеты, но и занимающегося её запуском персонала, груза, наблюдателей, и, конечно же, астронавтов.
Посмотреть прямую трансляцию запуска можно будет по ссылке здесь.
Дорогие друзья! Желаете всегда быть в курсе последних событий во Вселенной? Подпишитесь на рассылку оповещений о новых статьях, нажав на кнопку с колокольчиком в правом нижнем углу экрана ➤ ➤ ➤
Читайте также: