Ang mga flight ng Spacecraft ay may malaking pagkonsumo ng enerhiya. Halimbawa, ang Soyuz launch vehicle, na nakatayo sa launch pad at handa nang ilunsad, ay tumitimbang ng 307 tonelada, kung saan higit sa 270 tonelada ang gasolina, iyon ay, ang bahagi ng leon. Ang pangangailangang gumastos ng napakaraming enerhiya sa paggalaw sa kalawakan ay higit na nauugnay sa mga kahirapan sa pag-master sa malayong bahagi ng solar system.
Sa kasamaang palad, hindi pa inaasahan ang isang teknikal na tagumpay sa direksyong ito. Ang masa ng propellant ay nananatiling isa sa mga pangunahing salik sa pagpaplano ng mga misyon sa kalawakan, at sinasamantala ng mga inhinyero ang lahat ng pagkakataon upang makatipid ng gasolina upang pahabain ang pagpapatakbo ng device. Ang gravity maneuvers ay isang paraan para makatipid ng pera.
Paano lumipad sa kalawakan at ano ang gravity
Ang prinsipyo ng paglipat ng device sa isang vacuum (isang kapaligiran kung saan imposibleng itulak ang alinman sa propeller, o mga gulong, o anumang bagay) ay pareho para sa lahat ng uri ng rocket engine na ginawa sa Earth. Ito ay jet thrust. Ang gravity ay sumasalungat sa kapangyarihan ng isang jet engine. Ang labanang ito laban sa mga batas ng pisika ay napagtagumpayanMga siyentipikong Sobyet noong 1957. Sa kauna-unahang pagkakataon sa kasaysayan, ang isang kagamitang ginawa ng mga kamay ng tao, na nakuha ang unang cosmic speed (mga 8 km / s), ay naging isang artipisyal na satellite ng planetang Earth.
Kinailangan ng humigit-kumulang 170 tonelada ng iron, electronics, purified kerosene at liquid oxygen upang mailunsad ang isang device na tumitimbang ng higit sa 80 kg sa mababang orbit ng Earth.
Sa lahat ng mga batas at prinsipyo ng sansinukob, ang gravity ay, marahil, ang isa sa mga pangunahing. Pinamamahalaan nito ang lahat, simula sa pag-aayos ng mga elementarya na particle, atomo, molekula at nagtatapos sa paggalaw ng mga kalawakan. Isa rin itong balakid sa paggalugad sa kalawakan.
Hindi lang panggatong
Bago pa man ang paglunsad ng unang artipisyal na Earth satellite, malinaw na naunawaan ng mga siyentipiko na hindi lamang ang pagpapalaki ng laki ng mga rocket at ang lakas ng kanilang mga makina ang maaaring maging susi sa tagumpay. Ang mga mananaliksik ay na-prompt na maghanap para sa gayong mga trick sa pamamagitan ng mga resulta ng mga kalkulasyon at praktikal na mga pagsubok, na nagpakita kung gaano kalaki ang mga flight sa labas ng kapaligiran ng mundo. Ang unang ganoong desisyon para sa mga taga-disenyo ng Sobyet ay ang pagpili ng site para sa pagtatayo ng cosmodrome.
Ipaliwanag natin. Upang maging isang artipisyal na satellite ng Earth, ang rocket ay kailangang bumilis sa 8 km/s. Ngunit ang ating planeta mismo ay patuloy na gumagalaw. Ang anumang puntong matatagpuan sa ekwador ay umiikot sa bilis na higit sa 460 metro bawat segundo. Kaya, ang isang rocket na inilunsad sa walang hangin na espasyo sa lugar ng zero parallel ay magiging mismomagkaroon ng libreng halos kalahating kilometro bawat segundo.
Iyon ang dahilan kung bakit, sa malawak na kalawakan ng USSR, napili ang isang lugar sa timog (ang bilis ng pang-araw-araw na pag-ikot sa Baikonur ay halos 280 m/s). Ang isang mas mapaghangad na proyekto na naglalayong bawasan ang epekto ng gravity sa paglulunsad ng sasakyan ay lumitaw noong 1964. Ito ang unang marine cosmodrome na "San Marco", na binuo ng mga Italyano mula sa dalawang drilling platform at matatagpuan sa ekwador. Nang maglaon, ang prinsipyong ito ay naging batayan ng internasyonal na proyekto sa Sea Launch, na matagumpay na naglulunsad ng mga komersyal na satellite hanggang sa araw na ito.
Sino ang nauna
Kumusta naman ang mga deep space mission? Ang mga siyentipiko mula sa USSR ay mga pioneer sa paggamit ng gravity ng mga cosmic na katawan upang baguhin ang landas ng paglipad. Ang reverse side ng ating natural na satellite, tulad ng alam mo, ay unang nakuhanan ng larawan ng Soviet Luna-1 apparatus. Mahalaga na pagkatapos lumipad sa paligid ng buwan, ang aparato ay nagkaroon ng oras upang bumalik sa Earth upang ito ay iikot dito ng hilagang hemisphere. Pagkatapos ng lahat, ang impormasyon (ang natanggap na mga photographic na larawan) ay kailangang maipadala sa mga tao, at ang mga istasyon ng pagsubaybay, mga radio antenna dish ay matatagpuan mismo sa hilagang hemisphere.
Hindi gaanong matagumpay na nakagamit ng gravitational maneuvers upang baguhin ang trajectory ng spacecraft ng mga Amerikanong siyentipiko. Ang interplanetary automatic spacecraft na "Mariner 10" pagkatapos ng isang flyby malapit sa Venus ay kailangang bawasan ang bilis upang mapunta sa isang mas mababang circumsolar orbit atgalugarin ang Mercury. Sa halip na gamitin ang jet thrust ng mga makina para sa maniobra na ito, ang bilis ng sasakyan ay pinabagal ng gravitational field ng Venus.
Paano ito gumagana
Ayon sa batas ng unibersal na grabitasyon, na natuklasan at nakumpirma sa pamamagitan ng eksperimento ni Isaac Newton, lahat ng mga katawan na may masa ay umaakit sa isa't isa. Ang lakas ng atraksyong ito ay madaling masusukat at makalkula. Depende ito sa masa ng parehong katawan at sa distansya sa pagitan nila. Ang mas malapit, mas malakas. Higit pa rito, habang lumalapit ang mga katawan sa isa't isa, ang puwersa ng pagkahumaling ay lumalaki nang husto.
Ipinapakita ng figure kung paano binago ng spacecraft, na lumilipad malapit sa isang malaking cosmic body (ilang planeta), ang kanilang trajectory. Bukod dito, ang kurso ng paggalaw ng aparato sa ilalim ng numero 1, na lumilipad sa pinakamalayo mula sa napakalaking bagay, ay nagbabago nang kaunti. Ano ang hindi masasabi tungkol sa device number 6. Binago ng planetoid ang direksyon ng paglipad nito.
Ano ang gravity sling. Paano ito gumagana
Ang paggamit ng gravity maneuvers ay nagbibigay-daan hindi lamang upang baguhin ang direksyon ng spacecraft, kundi pati na rin upang ayusin ang bilis nito.
Ipinapakita ng figure ang trajectory ng isang spacecraft, kadalasang ginagamit upang pabilisin ito. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng naturang maniobra ay simple: sa seksyon ng tilapon na naka-highlight sa pula, ang aparato ay tila nakakakuha ng planeta na tumatakbo palayo dito. Ang isang mas malaking katawan ay humihila sa isang mas maliit na katawan gamit ang puwersa ng grabidad nito, na nagpapakalat dito.
Siya nga pala, hindi lang mga spaceship ang pinapabilis sa ganitong paraan. Nabatid na ang mga celestial na katawan na hindi nakatali sa mga bituin ay gumagala sa kalawakan nang may lakas at pangunahing. Ang mga ito ay maaaring parehong medyo maliliit na asteroid (isa sa mga ito, sa pamamagitan ng paraan, ay bumibisita na ngayon sa solar system), at mga planeta na may disenteng laki. Naniniwala ang mga astronomo na ang gravitational sling, ibig sabihin, ang epekto ng isang mas malaking cosmic body, ang nagtatapon ng hindi gaanong malalaking bagay mula sa kanilang mga sistema, na naghahatid sa kanila sa walang hanggang paglibot sa malamig na lamig ng walang laman na kalawakan.
Paano bumagal
Ngunit, gamit ang gravitational maneuvers ng spacecraft, hindi mo lang mapabilis, ngunit mapabagal din ang kanilang paggalaw. Ang scheme ng naturang braking ay ipinapakita sa figure.
Sa seksyon ng trajectory na naka-highlight sa pula, ang atraksyon ng planeta, sa kaibahan ng variant na may gravitational sling, ay magpapabagal sa paggalaw ng device. Pagkatapos ng lahat, ang vector ng grabidad at ang direksyon ng paglipad ng barko ay magkasalungat.
Kailan ito ginagamit? Pangunahin para sa paglulunsad ng mga awtomatikong interplanetary station sa mga orbit ng pinag-aralan na mga planeta, pati na rin para sa pag-aaral ng malapit-solar na mga rehiyon. Ang katotohanan ay kapag lumilipat patungo sa Araw o, halimbawa, patungo sa planetang Mercury na pinakamalapit sa bituin, anumang aparato, kung hindi ka maglalapat ng mga hakbang para sa pagpepreno, willy-nilly accelerate. Ang ating bituin ay may hindi kapani-paniwalang masa at napakalaking puwersa ng pagkahumaling. Ang isang spacecraft na nakakuha ng sobrang bilis ay hindi makakapasok sa orbit ng Mercury, ang pinakamaliit na planeta ng solar family. Dadalas lang ang barkosa pamamagitan ng, maliit na Mercury ay hindi maaaring hilahin ito nang husto. Maaaring gamitin ang mga motor para sa pagpepreno. Ngunit ang isang gravitational trajectory patungo sa Araw, sabihin sa Buwan at pagkatapos ay Venus, ay mababawasan ang paggamit ng rocket propulsion. Nangangahulugan ito na mas kaunting gasolina ang kakailanganin, at ang nabakanteng timbang ay maaaring gamitin upang mapaunlakan ang karagdagang kagamitan sa pananaliksik.
Pumasok sa mata ng karayom
Habang ang mga maagang gravitational maneuver ay isinagawa nang mahiyain at nag-aalinlangan, ang mga ruta ng pinakabagong interplanetary space mission ay halos palaging pinaplano na may gravitational adjustments. Ang bagay ay ngayon ang mga astrophysicist, salamat sa pag-unlad ng teknolohiya ng computer, pati na rin ang pagkakaroon ng pinakatumpak na data sa mga katawan ng solar system, lalo na ang kanilang masa at density, ay may mas tumpak na mga kalkulasyon na magagamit. At kinakailangang kalkulahin ang gravity maneuver nang napakatumpak.
Kaya, ang paglalagay ng isang tilapon na mas malayo sa planeta kaysa sa kinakailangan ay puno ng katotohanan na ang mga mamahaling kagamitan ay hindi lilipad kung saan ito pinlano. At ang pagmamaliit sa masa ay maaaring magbanta sa pagbangga ng barko sa ibabaw.
Kampeon sa mga maniobra
Ito, siyempre, ay maaaring ituring na pangalawang spacecraft ng Voyager mission. Inilunsad noong 1977, ang device ay kasalukuyang umaalis sa kanyang native star system, na humihinto sa hindi alam.
Sa panahon ng operasyon nito, binisita ng apparatus ang Saturn, Jupiter, Uranus at Neptune. Sa buong paglipad, kumilos dito ang pang-akit ng Araw, kung saan unti-unting lumayo ang barko. Ngunit, salamat sa mahusay na kalkuladong gravitationalmaniobra, para sa bawat isa sa mga planeta, ang bilis nito ay hindi bumaba, ngunit lumago. Para sa bawat planeta na ginalugad, ang ruta ay binuo sa prinsipyo ng isang gravitational sling. Kung wala ang aplikasyon ng gravitational correction, hindi ito maipapadala ng Voyager hanggang ngayon.
Bukod sa Voyagers, ginamit ang mga gravity maneuvers para ilunsad ang mga kilalang misyon gaya ng Rosetta o New Horizons. Kaya, si Rosetta, bago maghanap ng Churyumov-Gerasimenko comet, ay gumawa ng hanggang 4 na accelerating gravitational maneuvers malapit sa Earth at Mars.
